嵌入式掌上娛樂系統設計方案

一、引言

隨著微處理器技術、DSP技術、多媒體編解碼技術以及嵌入式技術的飛速發展，多媒體娛樂終端已經成為消費性電子產品的熱點。在這個背景下，設計一個高性能、低功耗、低成本的嵌入式掌上娛樂系統具有廣闊的市場前景。本文基于Linux嵌入式操作系統，在UP-TECH S3C2410 DVK1.1開發平臺下，提出了一個觸摸式的嵌入式掌上娛樂系統設計方案。

二、系統概述

本系統以UP-TECH S3C2410 DVK1.1為開發平臺，使用嵌入式Linux作為操作系統。系統的實現包括底層系統的搭建和應用層的實現。底層系統搭建涉及對通用嵌入式Linux操作系統的裁剪，使其符合硬件平臺，并初始化開發底層的驅動，實現對系統的控制以及數據的存儲和傳輸。應用層的設計主要包括多媒體播放器以及游戲模塊，通過Qt4設計用戶界面，提供友好的人機交互。

三、硬件平臺

硬件平臺采用博創UP-TECH S3C2410 DVK1.1開發板，處理器類型為Samsung S3C2410，主頻為203MHz。該開發板適用于工業控制、移動通信設備、醫療儀器等多種場合。外擴64MB NAND FLASH和64M SDRAM，提供USB2.0接口與計算機進行高速通信。該平臺集成了大尺寸LCD觸摸屏，型號為LQ080V3DG01，分辨率為640×480像素，這是選擇它作為開發平臺的重要原因。

主控芯片型號及作用：

• Samsung S3C2410

• 處理器核心：S3C2410是一款基于ARM920T內核的16/32位RISC微處理器，主頻可達203MHz，為系統提供強大的計算能力。

• 內存管理：支持虛擬內存管理，允許系統更有效地利用內存資源。

• 外設接口：提供豐富的外設接口，包括USB、UART、SPI、I2C、SD卡接口等，方便連接各種外圍設備。

• LCD控制器：內置LCD控制器，支持多種分辨率的LCD顯示屏，為系統提供高質量的圖形顯示能力。

• 低功耗：采用先進的低功耗設計，適合用于手持式設備。

• 型號：S3C2410

• 作用：

四、軟件平臺

在系統層，由于UP-TECH S3C2410 DVK1.1開發板提供的原始系統版本較低，因此針對多媒體娛樂系統，裁剪移植了適合本系統的Uboot-1.1.6、Linux-2.6.24內核和yaffs文件系統。配置了LCD屏驅動、網卡驅動、SD卡等驅動。在應用層，采用Qt SDK設計所有的應用程序。Qt是一個跨平臺的C++圖形用戶界面（GUI）庫，包括跨平臺類庫、集成開發工具和跨平臺IDE，使用Qt可以一次開發，多次編譯，無需重新編寫源代碼，即可跨不同桌面和嵌入式操作系統部署應用程序。

五、系統功能模塊設計

系統的最上層是直接面向用戶的應用層，包含多媒體功能模塊和娛樂游戲功能模塊。

1. 多媒體功能模塊

多媒體功能模塊通過調用MPlayer播放器對系統內存或者USB接口中的外存定位對應的媒體文件，并將其解碼。系統支持全屏播放和最小播放模式，幾乎可以播放市面上現存的所有的音頻、視頻文件。

（1）播放器前端設計

使用Qt設計一個前端播放、控制界面，界面包括顯示屏和控制按鈕，如播放、暫停、上一首、下一首、音量調整以及播放進度條。文件操作窗口使用戶可以選擇要播放的文件，播放列表用來播放用戶加載的多媒體文件。

（2）播放器后端設計

播放器后端使用MPlayer作為播放軟件。MPlayer是Linux下的最佳媒體播放工具，不需要任何系統解碼器就可以播放包括視頻、音頻、流媒體、廣播、電視等各種媒體。MPlayer具有良好的移植性，可以移植到許多非X86平臺上，并且軟件包中含有針對ARM架構的優化代碼，利用ARM的特性加快了對媒體的處理速度。

（3）播放功能實現

通過定義一個QProcess對象調用已編譯好的Mplayer，前端程序通過QProcess與Mplayer進行通信，實現播放、暫停、音量調節等功能。例如，通過process->write("pause")實現播放暫停功能，通過process->write("volume+1")和process->write("volume-1")實現音量增加和減小功能。

2. 娛樂游戲功能模塊

娛樂游戲功能模塊設計了幾個界面友好有趣的游戲，增加了系統的娛樂性。游戲模塊通過建立一個游戲類，包含角度、力度、是否正在射擊等成員變量，以及設置角度、設置力度、射擊、運動軌跡、游戲控制等槽函數，能發出擊中、未擊中、角度變化、力度變化等信號。游戲開始時使用隨機函數在指定區域內顯示一個目標，點擊射擊按鈕時通過設置的角度和力度進行射擊，通過發出的擊中或未擊中信號來作出相應的動作。

六、系統實現

1. 底層系統搭建

底層系統搭建包括文件系統的搭建以及各種接口部件的驅動程序開發。驅動程序通過嵌入式Linux操作系統進行調用，完成應用的功能，為上層的接口層和應用層提供服務。

2. 應用層實現

應用層的設計主要包含多媒體功能模塊和娛樂游戲功能模塊。多媒體功能模塊使用Qt設計一個前端播放、控制界面，并使用Mplayer作為后端程序。娛樂游戲功能模塊通過建立一個游戲類，實現打磚塊等游戲功能。

3. 用戶界面設計

用戶界面設計采用Qt4，界面友好，漢化顯示，美觀，操作簡便，運行流暢。用戶主界面設計了一個主框架，將其他功能模塊的圖標放在該框架內，方便用戶調用相關功能。

七、系統測試與優化

在系統開發完成后，進行系統的測試與優化工作。測試包括功能測試、性能測試、穩定性測試等，確保系統能夠正常運行并滿足設計要求。優化工作包括代碼優化、內存優化、功耗優化等，提高系統的運行效率和用戶體驗。

八、結論

本文基于Linux嵌入式操作系統，在UP-TECH S3C2410 DVK1.1開發平臺下設計并實現了一個高性能、低功耗、低成本的嵌入式掌上娛樂系統。系統采用模塊化設計，包括多媒體功能模塊和娛樂游戲功能模塊，使用Qt4設計用戶界面，提供友好的人機交互。通過測試與優化，系統能夠正常運行并滿足設計要求，具有廣闊的市場前景。

嵌入式系統作為以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統，在未來幾年內將得到快速發展。多媒體終端作為數字信息產業的一個重要組成部分，蘊含著巨大的發展潛力。本文的設計方案為嵌入式掌上娛樂系統的開發提供了一種可行的解決方案，具有一定的參考價值和實際意義。