嵌入式掌上娱乐系统设计方案

一、引言

随着微处理器技术、DSP技术、多媒体编解码技术以及嵌入式技术的飞速发展，多媒体娱乐终端已经成为消费性电子产品的热点。在这个背景下，设计一个高性能、低功耗、低成本的嵌入式掌上娱乐系统具有广阔的市场前景。本文基于Linux嵌入式操作系统，在UP-TECH S3C2410 DVK1.1开发平台下，提出了一个触摸式的嵌入式掌上娱乐系统设计方案。

二、系统概述

本系统以UP-TECH S3C2410 DVK1.1为开发平台，使用嵌入式Linux作为操作系统。系统的实现包括底层系统的搭建和应用层的实现。底层系统搭建涉及对通用嵌入式Linux操作系统的裁剪，使其符合硬件平台，并初始化开发底层的驱动，实现对系统的控制以及数据的存储和传输。应用层的设计主要包括多媒体播放器以及游戏模块，通过Qt4设计用户界面，提供友好的人机交互。

三、硬件平台

硬件平台采用博创UP-TECH S3C2410 DVK1.1开发板，处理器类型为Samsung S3C2410，主频为203MHz。该开发板适用于工业控制、移动通信设备、医疗仪器等多种场合。外扩64MB NAND FLASH和64M SDRAM，提供USB2.0接口与计算机进行高速通信。该平台集成了大尺寸LCD触摸屏，型号为LQ080V3DG01，分辨率为640×480像素，这是选择它作为开发平台的重要原因。

主控芯片型号及作用：

• Samsung S3C2410

• 处理器核心：S3C2410是一款基于ARM920T内核的16/32位RISC微处理器，主频可达203MHz，为系统提供强大的计算能力。

• 内存管理：支持虚拟内存管理，允许系统更有效地利用内存资源。

• 外设接口：提供丰富的外设接口，包括USB、UART、SPI、I2C、SD卡接口等，方便连接各种外围设备。

• LCD控制器：内置LCD控制器，支持多种分辨率的LCD显示屏，为系统提供高质量的图形显示能力。

• 低功耗：采用先进的低功耗设计，适合用于手持式设备。

• 型号：S3C2410

• 作用：

四、软件平台

在系统层，由于UP-TECH S3C2410 DVK1.1开发板提供的原始系统版本较低，因此针对多媒体娱乐系统，裁剪移植了适合本系统的Uboot-1.1.6、Linux-2.6.24内核和yaffs文件系统。配置了LCD屏驱动、网卡驱动、SD卡等驱动。在应用层，采用Qt SDK设计所有的应用程序。Qt是一个跨平台的C++图形用户界面（GUI）库，包括跨平台类库、集成开发工具和跨平台IDE，使用Qt可以一次开发，多次编译，无需重新编写源代码，即可跨不同桌面和嵌入式操作系统部署应用程序。

五、系统功能模块设计

系统的最上层是直接面向用户的应用层，包含多媒体功能模块和娱乐游戏功能模块。

1. 多媒体功能模块

多媒体功能模块通过调用MPlayer播放器对系统内存或者USB接口中的外存定位对应的媒体文件，并将其解码。系统支持全屏播放和最小播放模式，几乎可以播放市面上现存的所有的音频、视频文件。

（1）播放器前端设计

使用Qt设计一个前端播放、控制界面，界面包括显示屏和控制按钮，如播放、暂停、上一首、下一首、音量调整以及播放进度条。文件操作窗口使用户可以选择要播放的文件，播放列表用来播放用户加载的多媒体文件。

（2）播放器后端设计

播放器后端使用MPlayer作为播放软件。MPlayer是Linux下的最佳媒体播放工具，不需要任何系统解码器就可以播放包括视频、音频、流媒体、广播、电视等各种媒体。MPlayer具有良好的移植性，可以移植到许多非X86平台上，并且软件包中含有针对ARM架构的优化代码，利用ARM的特性加快了对媒体的处理速度。

（3）播放功能实现

通过定义一个QProcess对象调用已编译好的Mplayer，前端程序通过QProcess与Mplayer进行通信，实现播放、暂停、音量调节等功能。例如，通过process->write("pause")实现播放暂停功能，通过process->write("volume+1")和process->write("volume-1")实现音量增加和减小功能。

2. 娱乐游戏功能模块

娱乐游戏功能模块设计了几个界面友好有趣的游戏，增加了系统的娱乐性。游戏模块通过建立一个游戏类，包含角度、力度、是否正在射击等成员变量，以及设置角度、设置力度、射击、运动轨迹、游戏控制等槽函数，能发出击中、未击中、角度变化、力度变化等信号。游戏开始时使用随机函数在指定区域内显示一个目标，点击射击按钮时通过设置的角度和力度进行射击，通过发出的击中或未击中信号来作出相应的动作。

六、系统实现

1. 底层系统搭建

底层系统搭建包括文件系统的搭建以及各种接口部件的驱动程序开发。驱动程序通过嵌入式Linux操作系统进行调用，完成应用的功能，为上层的接口层和应用层提供服务。

2. 应用层实现

应用层的设计主要包含多媒体功能模块和娱乐游戏功能模块。多媒体功能模块使用Qt设计一个前端播放、控制界面，并使用Mplayer作为后端程序。娱乐游戏功能模块通过建立一个游戏类，实现打砖块等游戏功能。

3. 用户界面设计

用户界面设计采用Qt4，界面友好，汉化显示，美观，操作简便，运行流畅。用户主界面设计了一个主框架，将其他功能模块的图标放在该框架内，方便用户调用相关功能。

七、系统测试与优化

在系统开发完成后，进行系统的测试与优化工作。测试包括功能测试、性能测试、稳定性测试等，确保系统能够正常运行并满足设计要求。优化工作包括代码优化、内存优化、功耗优化等，提高系统的运行效率和用户体验。

八、结论

本文基于Linux嵌入式操作系统，在UP-TECH S3C2410 DVK1.1开发平台下设计并实现了一个高性能、低功耗、低成本的嵌入式掌上娱乐系统。系统采用模块化设计，包括多媒体功能模块和娱乐游戏功能模块，使用Qt4设计用户界面，提供友好的人机交互。通过测试与优化，系统能够正常运行并满足设计要求，具有广阔的市场前景。

嵌入式系统作为以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统，在未来几年内将得到快速发展。多媒体终端作为数字信息产业的一个重要组成部分，蕴含着巨大的发展潜力。本文的设计方案为嵌入式掌上娱乐系统的开发提供了一种可行的解决方案，具有一定的参考价值和实际意义。