智能無(wú)線多媒體數(shù)字播放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

嵌入式操作系統(tǒng)構(gòu)成如下：（1）Bootloader使用三星公司專為其產(chǎn)品開發(fā)的啟動(dòng)代碼VIVI；（2）內(nèi)核采用Linux2.6.13版[3]；（3）文件系統(tǒng)選擇與NAND Flash兼容較好的YAFFS文件系統(tǒng)[4-6]；（4）圖形用戶界面采用QTOPIA1.7[7]。

2.2 ARM9嵌入式微處理器S3C2440A

S3C2440A是三星公司基于ARM920T設(shè)計(jì)的一款處理器，主頻400MHz；擴(kuò)展總線最大頻率100MHz；32bit數(shù)據(jù)，27bit外部數(shù)據(jù)線；完全靜態(tài)設(shè)計(jì)（0～400MHz）；存儲(chǔ)控制器（8個(gè)存儲(chǔ)體），4個(gè)帶有PWM的16bit定時(shí)器；多達(dá)55個(gè)中斷源的中斷控制器；RTC；3個(gè)UART，支持IrDA 1.0；4個(gè)DMA通道支持外設(shè)DMA；8通道，500kS/s，10bit ADC；支持STN與TFT LCD控制器；看門狗；I2S音頻接口；2個(gè)USB接口；I2C-Bus接口；2個(gè)串行外圍接口電路（SPI）；SD卡接口。選擇ARM9芯片可以利用Linux操作系統(tǒng)來(lái)減少軟件開發(fā)時(shí)間，而且S3C2440A對(duì)主流多媒體支持較好，很適合用于開發(fā)智能多媒體系統(tǒng)。

2.3 CYWUSB6934無(wú)線收發(fā)模塊

無(wú)線收發(fā)模塊選用Cypress公司的CYWUSB6934。該芯片既可用作發(fā)射，也可用作接收，工作在2.4GHz ISM 頻段，頻率范圍為2.4GHz～2.483GHz。具有低功耗、低輻射的特點(diǎn)（輻射功率最大為0dBm），且發(fā)射功率可調(diào)（共7個(gè)等級(jí)）；無(wú)線接收靈敏度高，可達(dá)-90dBm；通信半徑可達(dá)10m（當(dāng)輸出最大功率且無(wú)障礙物阻擋時(shí)的直線通信距離可達(dá)15m左右）。由于其近距離、低功耗等特點(diǎn)，非常適用于短距離無(wú)線傳輸。

2.4 地址碼無(wú)線發(fā)射機(jī)

地址碼無(wú)線發(fā)射機(jī)是以單片機(jī)為核心構(gòu)成的控制系統(tǒng)，主要包括電源模塊、無(wú)線發(fā)射模塊和發(fā)射功率調(diào)整撥動(dòng)開關(guān)，單片機(jī)與無(wú)線發(fā)射模塊的接口為SPI口。

2.5 手持智能無(wú)線多媒體終端

每個(gè)景點(diǎn)/展臺(tái)的音視頻內(nèi)容都以特定格式存儲(chǔ)在SD存儲(chǔ)卡中，每一個(gè)文件以規(guī)定方式命名，且對(duì)應(yīng)于一個(gè)地址碼。

手持智能無(wú)線多媒體終端開機(jī)完成硬件初始化、Linux操作系統(tǒng)的啟動(dòng)、文件系統(tǒng)的掛載和圖形用戶界面的啟動(dòng)后，由用戶點(diǎn)擊圖形桌面上的智能點(diǎn)播系統(tǒng)程序圖標(biāo)運(yùn)行點(diǎn)播程序。系統(tǒng)查詢到這個(gè)信息后，立即讀取CYWUSB6934的數(shù)據(jù)寄存器以獲得地址碼。系統(tǒng)會(huì)將接收到的地址碼與前一數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，若相同則繼續(xù)播放，若不同則自動(dòng)切換到對(duì)應(yīng)該地址碼的文件進(jìn)行播放。

3 智能無(wú)線點(diǎn)播的實(shí)現(xiàn)

微處理器S3C2440A和無(wú)線芯片CYWUSB6934之間通過(guò)SPI接口進(jìn)行通信，在Linux系統(tǒng)中兩者之間的通信就必須通過(guò)SPI驅(qū)動(dòng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。而智能點(diǎn)播則是在用戶啟動(dòng)Linux系統(tǒng)中的點(diǎn)播程序時(shí)，系統(tǒng)識(shí)別接收到的數(shù)據(jù)后，自動(dòng)調(diào)用音視頻文件進(jìn)行播放。

3.1 SPI驅(qū)動(dòng)

在Linux操作系統(tǒng)中，所有外圍設(shè)備的控制都是通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)的，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核與機(jī)器硬件之間的接口。

SPI，是英語(yǔ)Serial Peripheral interface的縮寫，顧名思義就是串行外圍設(shè)備接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列處理器上定義的。SPI接口主要應(yīng)用在EEPROM，F(xiàn)LASH，實(shí)時(shí)時(shí)鐘，AD轉(zhuǎn)換器，還有數(shù)字信號(hào)處理器和數(shù)字信號(hào)解碼器之間。SPI，是一種高速的，全雙工，同步的通信總線，并且在芯片的管腳上只占用四根線，節(jié)約了芯片的管腳，同時(shí)為PCB的布局上節(jié)省空間，提供方便，正是出于這種簡(jiǎn)單易用的特性，現(xiàn)在越來(lái)越多的芯片集成了這種通信協(xié)議。手持智能無(wú)線多媒體終端需要通過(guò)SPI接口控制無(wú)線收發(fā)芯片，這就需使用SPI接口驅(qū)動(dòng)程序來(lái)建立無(wú)線收發(fā)芯片與內(nèi)核之間的通信橋梁。SPI接口以主從方式進(jìn)行工作，其接口包括4種信號(hào)：（1）MOSI：主器件數(shù)據(jù)輸出，從器件數(shù)據(jù)輸入；（2）MISO：主器件數(shù)據(jù)輸入，從器件數(shù)據(jù)輸出；（3）SCLK：時(shí)鐘信號(hào)，由主器件產(chǎn)生；（4）/SS：從器件使能信號(hào)，由主器件控制。

圖2為S3C2440A與CYWUSB6934之間SPI接口的連接圖。圖中nSS控制CYWUSB6934作為從器件，SPIMOSI和SPIMISO是它們之間的數(shù)據(jù)傳輸通道，SPICLK為時(shí)鐘信號(hào)。當(dāng)SPI作為主控制器時(shí)，由SPPRE寄存器中相應(yīng)的比特位控制。而當(dāng)SPI為從設(shè)備時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)則是由其他設(shè)備提供。某些情況下，在將數(shù)據(jù)寫入SPTDAT寄存器之前，nSS應(yīng)該被置為高電平。在本系統(tǒng)中主要用到的S3C2440A內(nèi)部與SPI相關(guān)的寄存器如下：

（1）SPCON寄存器：主要用于設(shè)置時(shí)鐘開啟、SPI傳輸格式、SPI傳輸模式。其中傳輸模式有3種，分別是polling模式、DMA模式、中斷模式。

（2）SPSTA寄存器：SPI接口的狀態(tài)寄存器，用于指示數(shù)據(jù)接收或發(fā)送是否已經(jīng)完成。

（3）SPPIN寄存器：用于檢測(cè)是否有多個(gè)主機(jī)。

（4）SPPRE寄存器：用于設(shè)置SPI傳輸時(shí)鐘頻率。其值通過(guò)如下計(jì)算式確定：

Baud rate=PCLK/2/（Prescaler value+1）

其中Prescaler value的初始值為0x00。