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基于微处理器SMP8634和Windows CE实现多媒体嵌入式系统的设计

电子设计 2020-09-17 16:18 次阅读

前言

嵌入式技术是21世纪最具生命力的新技术之一,经过近几年的快速发展,已经成为电子信息产业中最具增长力的一个分支,随着手机、掌上电脑、 GPS、电视机顶盒、高清播放器等新兴产品的大量应用,展现了嵌入式技术的活力,其中高清播放类的多媒体产品越来越多的应用,本项目将根据具体的硬件来定制对应兼容的 Windows CE操作系统。由于 MIPS内核处理器具有体积小、高性能、低功耗、低成本等一系列优点,而且微处理器SMP8634的内核具有高清解码芯片,所以本项目采用基于32位MIPS核的微处理器SMP8634与Windows CE相结合共同构建了一个多媒体嵌入式系统。特别目前网络已经遍及千家万户,人们可以很方便的使用网络,如果多媒体播放器具备网络传输播放高清视频的功能,将能够大大的拓展多媒体播放器的用途。

1 嵌入式Windows CE多媒体操作系统的硬件平台概述

(1)MIPS微处理器

MIPS是世界上很流行的一种RISC处理器。MIPS的意思是“无内部互锁流水级的微处理器”(Microprocessor without interlocked piped stages),其机制是尽量利用软件办法避免流水线中的数据相关问题。MIPS微处理器是目前仅次于ARM的用的最多的处理器之一,其应用覆盖了游戏机,路由器,激光打印机及掌上电脑等方面。

SMP8634是Sigma Designs公司推出的新一代功能强大的 SoC芯片,其CPU内核是由MIPS公司设计的MIPSII RISC处理器核。SMP8634高清芯片包含了一块 mips 300MHZ的CPU,两个解码芯片,可以同时解码两路高清。多用于高清解码和数字机顶盒等产品上。本方案选用该处理器就是由于其视频,图像处理能力强大。

(2) 基于MIPS 核的微控制器SMP8634系统存储器

系统存储器主要有NOR FLASH和SDRAM 两大部分组成。本系统采用了64M的NOR FLASH和256M的DRAM

(3)系统扩展功能模块

因为是开发多媒体播放器,其扩展的功能模块都是根据视频解码得输入输出需求来扩展的,具体的见硬件原理图(1)。

基于微处理器SMP8634和Windows CE实现多媒体嵌入式系统的设计

图(1) SMP8634硬件原理图

2 嵌入式Windows CE系统定制概述

(1)为什么要用 Windows CE系统

嵌入式操作系统目前有几种,像Linux,VxWorks,PalmOS,Neculeus等。这些嵌入式操作各自有其特点,本项目选择 Windows CE是因为多媒体产品一般都是大众消费类产品,这就要求操作系统要美观,易操作;大家习惯了台式电脑上的 Windows操作系统,而 Windows CE与 Windows操作起来比较接近,让初次使用者容易很快上手。Windows CE操作系统也有其不足的地方,如源码未完全开发,版权费等都是需要考虑到的问题。在本项目中综合考虑最终选择了 Windows CE操作系统。

(2)内核定制平台 Platform Builder的安装与升级

Windows CE具有组件可定制性,可以根据项目的需要定制所需的组件。我们采用的是Platform Builder4.0版本。在装有 Windows XP SP2系统的开发机上安装好 PlatformBuilder。

接着就要配置成多媒体的操作系统,这就必须到微软的网站下载升级包。在本项目中,相应的我们选择了 07年和 08年全年升级包,同时还要下载两个多媒体包并安装好升级包。接着安装此开发板的BSP,再将 BSP相应的.CEC文件拷贝到“\WINCE500\PUBLIC\COMMON\OAK\CATALOG\CEC”目录中,这样在 PB的配置组件目录中将会有第三方组件选择的条目。

(3) BootLoader

BootLoader目前用的比较多的是U-Boot,而且 U-Boot也支持 MIPS架构,但是我们这里采用 MIPS公司开发的YAMON。由于用 YAMON作为 BootLoader的比较少,下面就详细分析如何通过 YAMON将程序下到开发板的 flash中去,如果我们想要将文件“file0.bin”写入flash中的地址0位置:

a、通过 x86 linux中的uuencode命令将.bin文件转换成.bin.uuencode文件 》uuencode file0.bin x 》 file0.bin.uuencode

b、在 YAMON中输入命令:YAMON》load uu 0xb0100000

C、到此,YAMON是一直等待来自串口的文件,使用 TeraTerm,选择“File-》Send File”,将“file0.bin.uuencode”文件通过串口发至 SMP8634开发板上。

d、当下载完成以后,接收到的文件大小会在 YAMON中给出。

e、比较报告中的文件和 file0.bin文件的大小是否一致。

在做这项工作时应该非常的仔细,如果中间过程出问题,可能会将 YAMON损坏并使目标板不能启动。在这步完成后就开发机可以通过串口线来和目标板进行通信了。

(4)嵌入式多媒体操作系统 Windows CE组件定制

根据硬件扩展模块,必须为操作系统添加新的组件,而该组件已经在前面的多媒体升级包中一起添加到了Platform Builder开发平台上。该操作系统应具有如下特征: GDI输出;DirectDraw的DDI支持;HD GDI和Video的输出,LVDS输出;IR控制,COM串口输入,IIC,mini-PCI;硬盘,USB存储设备;以太网,RTL8139和 SMP8634 MAC ETH两个设备,TCP/IP;视频解码;图形解码,硬件 JPEG解码;系统 WAV音频输出;网络多媒体支持;Web服务器等。以上组件都是在定制中添加的,确定好这些组件就可以进行系统的定制了,首先运行 Platform Builder工具,建立一个新的工程,选择“SMP863X:MIPSII”BSP,在工程模板中选择“Networked Media Device”,接下来就可以按照需求来选择组件定制操作系统。在配置完成后,添加了 KERNELNOSHAREETH,BSP_NOSHAREETH,BSP_KEYBD_NOP,BSP_SMP863X_IR四个环境变量,并将环境变量的值全部设定为1。完成此步骤后,运行菜单中的“Build OS-》Build and Sysgen”生成 NK.bin文件。但是此时的操作系统还不支持多媒体,必须将多媒体包添加到文件夹“WINCE500\PBWorkspace\(工程名)\SMP863X_MIPSII_Release”中。

为了使多媒体包的文件生效还必须分别修改 platform.bib,config.bib以及platform.reg注册表文件。首先修改 platform.bib文件,在“;@CESYSGEN IF CE_MODUELS_DEVICE”这行加入KdbNopUS.dll,capsrc863x.dll等多媒体包里的 dll文件的设置,该项设置主要是在编译操作系统的时候,编译器可以自动的找到这些 dll文件,并将其一起编译进系统中,格式如下:

KdbNopUS.dll $(_FLATRELEASEDIR)\ KdbNopUS.dll NK SH

在config.bib文件中主要是内存的分配,根据硬件要求其具体修改如下:

SMP863X 90202800 01B00800 RESERVED ; 27M for SMP863X driver

NK 91D10000 02A00000 RAMIMAGE ; 42M for NK.BIN image

RAM 94710000 032F0000 RAM ; 50M for CE applications

此两文件修改完后保存退出。而 platform.reg则根据添加的多媒体包添加相应的设置,具体略过。三个文件修改完成后,运行“Build OS---Make Run-Time Image”菜单命令,可生成新的 nk.bin文件,具有多媒体特征的系统配置完成。

3 内核文件 NK.bin的下载

(1) 配置网络

要通过以太网下载 Windows CE运行时映像,还要配置以太网网络连接。可通过HUB连接开发机与目标机,如图( 2)所示。把目标机与开发机都连接到HUB上。如果这样配置网络,通常同一网段内还会有一个DHCP服务器。这样,目标板就可以通过DHCP服务获得IP地址,进行下载。由于在下载过程中,通常要开发机上的终端程序通过串口连接目标板,对下载过程进行控制,同时输出调试信息。Windows上自带了终端工具“超级终端”。超级终端可以用串口连接开发机与目标板,并且通过超级终端发送控制命令。

图(2) 网络连接

(2) 下载运行映像

网络配置好后,在超级终端上按任意键可以进入设置菜单。选择好相应的设置后,退出菜单,这时候网络已经连接好了。打开 Platform Builder菜单上的 “Target-》Connectivity Options…”设定好下载,传输设置后,在运行“Target-》Attach Device”,此时开发机开始将编译好的 NK.bin文件下载到目标板上。当下载完成后,目标板的屏幕上将会显示出漂亮的 Windows CE界面。至此,整个系统构建完成。

4 结束语

本文主要介绍了嵌入式 MIPS核心微处理器的 SMP8634开发板的硬件平台架构和 Windows CE操作系统的定制与移植。经过实验证明,Windows CE操作系统能够很好的在此开发板上运行及调试。在该套软硬件设备上开发出各种应用程序后,就形成了一个完善的多媒体产品了。本文的创新点是在目前网络应用的高速发展下,本系统不仅能播放硬盘等存储介质中的多媒体文件,还可以接入网络播放视频图片等,能更好的共享网络上数量丰富的高清视频,图片等信息,这些优势使其在消费类产品中的应用前景将会非常广阔。

责任编辑:gt

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与其它产品相比 AM438x   Arm MHz (Max.) Serial I/O Security Enabler Co-Processor(s) Graphics Acceleration EMAC USB 2.0 Industrial Protocols Camera Operating Temperature Range (C) DRAM   var link = "zh_CN_folder_p_quick_link_description_features_parametrics"; com.TI.Product.handleQuickLinks('parametric','参数变化','#parametrics',link); AM4382 AM4384 AM4388 300 600 1000     600 1000     600 1000   &...
发表于 09-25 16:06 178次 阅读
AM4382 AM438x ARM Cortex-A9 微处理器 (MPU)

AM4384 AM438x ARM Cortex-A9 微处理器 (MPU)

与其它产品相比 AM438x   Arm MHz (Max.) Serial I/O Security Enabler Co-Processor(s) Graphics Acceleration EMAC USB 2.0 Industrial Protocols Camera Operating Temperature Range (C) DRAM   var link = "zh_CN_folder_p_quick_link_description_features_parametrics"; com.TI.Product.handleQuickLinks('parametric','参数变化','#parametrics',link); AM4384 AM4382 AM4388 600 1000     300 600 1000     600 1000   &...
发表于 09-25 16:02 195次 阅读
AM4384 AM438x ARM Cortex-A9 微处理器 (MPU)

AM3352 Sitara ARM Cortex-A8 微处理器

AM335x 微处理器基于 ARM Cortex-A8 处理器,在图像、图形处理、外设以及 EtherCAT 和 PROFIBUS 等工业接口选项方面得到了增强。 该器件支持高级操作系统 (HLOS)。 Linux®和 Android™可从德州仪器 (TI) 免费获取。 AM335x 微处理器 包含 功能框图 中显示的子系统和以下 简要 说明: 微处理器单元 (MPU) 子系统基于 ARM Cortex-A8 处理器, PowerVR SGX™图形加速器子系统提供 3D 图形加速功能以支持显示和游戏特效。 可编程实时单元子系统和工业通信子系统 (PRU-ICSS) 与 ARM 内核彼此独立,允许单独操作和计时,以实现更高的效率和灵活性。PRU-ICSS 支持更多外设接口和 EtherCAT、PROFINET、EtherNet/IP、PROFIBUS、Ethernet Powerlink、Sercos 等实时协议。此外,凭借 PRU-ICSS 的可编程特性及其对引脚、事件和所有片上系统 (SoC) 资源的访问权限,该子系统可以灵活地实现快速实时响应、专用数据处理操作以及自定义外设接口,并减轻 SoC 其他处理器内核的任务负载。 特性 ...
发表于 09-25 15:44 572次 阅读
AM3352 Sitara ARM Cortex-A8 微处理器

TMP451-Q1 远程和本地温度传感器

TMP451-Q1器件是一款高精度,低功耗远程温度传感器监视器,内置有一个本地温度传感器。远程温度传感器通常是低成本离散式NPN或PNP晶体管,或者基板热晶体管或二极管,这些器件是微处理器,微控制器或FPGA的组成部件。对于本地和远程传感器,此温度表示方式为12位数字编码,分辨率为0.0625°C。对于本地和远程温度传感器,在典型运行范围内,温度精度为±1°C(最大值)。此两线制串口接受SMBus通信协议。 诸如串联电阻抵消,可编程非线性因子(η因子),可编程偏移,可编程温度限制和一个可编程数字滤波器等的高级特性被组合在一起以提供一个具有更佳准确度和抗扰度的稳健耐用热量监控解决方案。 TMP451-Q1器件是在各种汽车子系统中进行多位置高精度温度测量的理想选择。此器件的额定运行源电压范围为1.7V至3.6V,额定工作温度范围为-40°C至125℃。 特性 符合汽车应用要求 具有符合AEC-Q100的下列结果: 器件温度1级别:-40°C至125°C的环境运行温度范围 器件人体模型(HB...
发表于 09-17 15:49 73次 阅读
TMP451-Q1 远程和本地温度传感器