基于MC9328MX21的嵌入式多媒体系统的研究与应用

摘要

随着嵌入式系统以及多媒体技术的高速发展,使用嵌入式技术来实现视频点播、视频会议、视频监控等功能己经成为现在的研究热点。这样的嵌入式系统一般都具有功耗低、成本低、小型化、稳定可靠等特点。流媒体技术由于其独特的技术特点,通过流的形式对数字媒体进行传输,可以实现在客户端上的边下载边观看,而不需要将多媒体文件完全下载,是当前最流行的多媒体技术之一。
　　本文旨在研究利用嵌入式系统和流媒体技术,在基于ARM9处理器的硬件平台上实现一种基于嵌入式系统的多媒体播放器。该播放器选用MC9328MX21处理器为核心,以嵌入式Linux操作系统为基础,运用MPEG-4视频压缩技术完成视频的编解码,通过实时流传输协议(Real Time Streaming Protocol, RTSP)、实时传送协议(Real-time Transport Protocol, RTP)、RTP控制协议(RTP Control Protocol, RTCP)等流媒体网络传输技术完成视频流的传输。
　　本文首先分析了嵌入式多媒体播放器的功能需求和技术特点,并在此基础上,确定了系统所采用的相关硬件和技术,并对嵌入式多媒体播放器的总体实现方案进行了详细的研究与设计。在具体的设计中,本论文主要针对该播放器的硬件平台,完成了嵌入式多媒体播放器系统平台的构建,包括通过对U-Boot进行移植来创建系统的BootLoader,以及对嵌入式Linux内核进行裁剪和移植,完成了操作系统的建立,并采用YAFFS,创建了根文件系统。其次,课题实现了Linux下矩阵型键盘驱动程序的编写,设计了一种消除键盘抖动的方法。再次,本论文在详细研究流媒体网络传输的相关技术协议的基础上,采用RTSP、RTP/RTCP协议,设计了一个简单的MPEG-4传输系统。最后,本论文利用MC9328MX21处理器的增强型多媒体加速器和CMOS传感器,完成了视频信息的采集和编码,并对MPlayer播放器进行了移植,将其与增强型多媒体加速器相结合,实现了MPEG-4视频流的解码播放。最后论文对主要工作进行总结,介绍了该嵌入式多媒体系统的特点和不足,并指出了系统软硬件需要进一步完善和发展的方面。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 本文的研究背景

1.1.1 嵌入式技术

1.1.2 多媒体技术

1.2 本课题的研究意义和主要工作内容

第2章 嵌入式多媒体系统的关键技术

2.1 嵌入式处理器

2.2 嵌入式操作系统

2.3 数字视频编码标准

2.3.1 H.26X系列视频编码标准

2.3.2 MPEG-X系列视频编码标准

2.4 流媒体实时传输与控制协议

2.4.1 RTSP协议

2.4.2 RTP/RTCP协议

2.5 本章小结

第3章 嵌入式多媒体系统的总体设计

3.1 系统功能需求及技术特点

3.2 嵌入式多媒体系统的关键技术选型

3.2.1 嵌入式处理器的选择

3.2.2 嵌入式操作系统的选型

3.2.3 视频编码标准的选型

3.3 系统总体设计方案

3.4 本章小结

第4章 嵌入式多媒体系统开发平台的构建

4.1 嵌入式系统开发环境的建立

4.2 BOOTLOADER的移植

4.3 移植LINUX内核

4.3.1 Linux的内核结构

4.3.2 编译Linux内核

4.4 移植LINUX的文件系统

4.5 本章小结

第5章 驱动程序的开发

5.1 LINUX设备驱动程序分类

5.2 LINUX设备驱动的基本概念

5.2.1 Linux内核模块的程序结构

5.2.2 设备号

5.2.3 驱动程序的层次结构

5.2.4 驱动程序与外界的接口

5.3 按键驱动程序

5.4 本章小结

第6章 MPEG-4视频流的实时传输及编解码

6.1 MPEG-4的体系结构及数据流的传输

6.2 RTP的打包原则

6.3 视频采集及其编码

6.3.1 CSI接口的相关原理

6.3.2 视频采集单元

6.4 MPEG-4视频流的解码

6.5 MPEG-4解码程序的优化

6.5.1 快速除法的实现

6.5.2 部分数学函数的简单处理

6.6 视频输出优化

6.7 本章小结

第7章 结论与展望

7.1 全文总结

7.2 研究展望

致谢

参考文献

附录:攻读硕士学位期间公开发表的论文