基于IP网络的嵌入式音频系统设计与实现

摘要

随着嵌入式技术和网络技术的迅速发展和广泛应用,充分结合两种技术优势的音频系统正在被不断地研究和开发。对传统单片机实现的音频采集及播放技术进行数字化、网络化改造,开发新型的介入了嵌入式和通信技术的智能化音频终端,目前已成为研制的热点。
　　 课题即是在此背景下,研究并设计了基于IP网络的嵌入式音频系统。从嵌入式系统的方案选择出发,使用了S3C2440处理器和Linux操作系统。在硬件设计方案中,论文分析了硬件系统需求,并着重介绍了S3C2440处理器架构和硬件核心模块。在软件设计方案中,在Linux环境下,搭建了软件开发平台。在驱动程序模块设计中,详细讲述了音频设备驱动程序和网络设备接口驱动程序的具体实现过程。使用了DMA技术与多缓冲机制以提高系统性能,满足音频实时性需求。在应用程序中,采用了多线程的应用程序实现方式,采用基于TCP/IP协议的socket通信技术,保证了数据的准确有序传输。音频系统包括客户端和服务器两部分。服务器的运行平台是单处理器的ARM的Demo板和嵌入式Linux操作系统。支持多用户、多线程同时访问。作为本论文设计的音频嵌入式应用软件开发平台的一个具体应用,本论文开发了音频数据采集、传输、处理与MP3解码的综合应用程序。论文的最后对系统的功能进行了测试。
　　 测试结果表明,音频系统具有软件的可移植性和稳定性,数据通信传输的可靠性好,网络监控功能正常。本文所研究的嵌入式音频系统可应用于MP3、手机、音频点播等,具有较高的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 音频系统设计方案研究

1.3 嵌入式系统概述

1.4 TCP/IP协议族相关理论

1.4.1 TCP/IP模型

1.4.2 网际协议IP

1.4.3 用户数据报协议UDP

1.4.4 传输控制协议TCP

1.5 课题主要研究内容

1.6 论文章节安排

第二章 系统总体方案设计

2.1 需求分析

2.1.1 功能需求

2.1.2 性能需求

2.2 硬件实现

2.2.1 ARM9微处理器

2.2.2 硬件核心模块介绍

2.2.3 硬件开发环境搭建

2.3 嵌入式Linux软件平台搭建

2.3.1 BootLoader介绍

2.3.2 建立交叉编译环境

2.3.3 编译内核

2.3.4 建立根文件系统

2.4 系统应用程序结构

2.4.1 系统服务器的功能实现

2.4.2 系统客户机的功能实现

2.5 本章小结

第三章 设备驱动程序设计

3.1 字符设备驱动程序设计

3.1.1 LCD驱动程序设计

3.1.2 键盘驱动程序设计

3.2 音频设备驱动程序设计

3.3 网络设备驱动程序设计

3.3.1 网络设备驱动程序设计

3.3.2 Linux流量控制

3.4 本章小结

第四章 系统应用程序设计与实现

4.1 音频传输模块设计

4.1.1 基于C/S模型的网络通信原理

4.1.2 服务器监控功能的设计与实现

4.2 音频终端系统软件设计

4.2.1 多线程机制

4.2.2 音频采集模块

4.2.3 音频处理模块

4.2.4 音频发送模块

4.2.5 音频解码模块

4.2.6 人机交互模块

4.3 主要功能模块的算法描述

4.3.1 MP3解码算法

4.3.2 数据存储算法

4.4 本章小结

第五章 系统功能测试与分析

5.1 系统整体功能测试

5.2 Ping程序调试

5.3 UDP模块调试

5.4 TCP模块调试

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的主要研究成果