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前言 嵌入式技術(shù)是21世紀最具生命力的新技術(shù)之一，經(jīng)過(guò)近幾年的快速發(fā)展，已經(jīng)成為電子信息產(chǎn)業(yè)中最具增長(cháng)力的一個(gè)分支，隨著(zhù)手機、掌上電腦、 GPS、電視機頂盒、高清播放器等新興產(chǎn)品的大量應用，展現了嵌入式技術(shù)的活力，其中高清播放類(lèi)的多媒體產(chǎn)品越來(lái)越多的應用，本項目將根據具體的硬件來(lái)定制對應兼容的 Windows CE操作系統。由于 MIPS內核處理器具有體積小、高性能、低功耗、低成本等一系列優(yōu)點(diǎn)，而且微處理器SMP8634的內核具有高清解碼芯片，所以本項目采用基于32位MIPS核的微處理器SMP8634與Windows CE相結合共同構建了一個(gè)多媒體嵌入式系統。特別目前網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)遍及千家萬(wàn)戶(hù)，人們可以很方便的使用網(wǎng)絡(luò )，如果多媒體播放器具備網(wǎng)絡(luò )傳輸播放高清視頻的功能，將能夠大大的拓展多媒體播放器的用途。 1 嵌入式Windows CE多媒體操作系統的硬件平臺概述 （1）MIPS微處理器 MIPS是世界上很流行的一種RISC處理器。MIPS的意思是“無(wú)內部互鎖流水級的微處理器”（Microprocessor without interlocked piped stages），其機制是盡量利用軟件辦法避免流水線(xiàn)中的數據相關(guān)問(wèn)題。MIPS微處理器是目前僅次于ARM的用的最多的處理器之一，其應用覆蓋了游戲機，路由器，激光打印機及掌上電腦等方面。 SMP8634是Sigma Designs公司推出的新一代功能強大的 SoC芯片，其CPU內核是由MIPS公司設計的MIPSII RISC處理器核。SMP8634高清芯片包含了一塊 mips 300MHZ的CPU，兩個(gè)解碼芯片，可以同時(shí)解碼兩路高清。多用于高清解碼和數字機頂盒等產(chǎn)品上。本方案選用該處理器就是由于其視頻，圖像處理能力強大。 （2） 基于MIPS 核的微控制器SMP8634系統存儲器 系統存儲器主要有NOR FLASH和SDRAM 兩大部分組成。本系統采用了64M的NOR FLASH和256M的DRAM。 （3）系統擴展功能模塊 因為是開(kāi)發(fā)多媒體播放器，其擴展的功能模塊都是根據視頻解碼得輸入輸出需求來(lái)擴展的，具體的見(jiàn)硬件原理圖（1）。 
圖(1) SMP8634硬件原理圖 2 嵌入式Windows CE系統定制概述 （1）為什么要用 Windows CE系統 嵌入式操作系統目前有幾種，像Linux，VxWorks，PalmOS，Neculeus等。這些嵌入式操作各自有其特點(diǎn)，本項目選擇 Windows CE是因為多媒體產(chǎn)品一般都是大眾消費類(lèi)產(chǎn)品，這就要求操作系統要美觀(guān)，易操作；大家習慣了臺式電腦上的 Windows操作系統，而 Windows CE與 Windows操作起來(lái)比較接近，讓初次使用者容易很快上手。Windows CE操作系統也有其不足的地方，如源碼未完全開(kāi)發(fā)，版權費等都是需要考慮到的問(wèn)題。在本項目中綜合考慮最終選擇了 Windows CE操作系統。 （2）內核定制平臺 Platform Builder的安裝與升級 Windows CE具有組件可定制性，可以根據項目的需要定制所需的組件。我們采用的是Platform Builder4.0版本。在裝有 Windows XP SP2系統的開(kāi)發(fā)機上安裝好 PlatformBuilder。 接著(zhù)就要配置成多媒體的操作系統，這就必須到微軟的網(wǎng)站下載升級包。在本項目中，相應的我們選擇了 07年和 08年全年升級包，同時(shí)還要下載兩個(gè)多媒體包并安裝好升級包。接著(zhù)安裝此開(kāi)發(fā)板的BSP，再將 BSP相應的.CEC文件拷貝到“\WINCE500\PUBLIC\COMMON\OAK\CATALOG\CEC”目錄中，這樣在 PB的配置組件目錄中將會(huì )有第三方組件選擇的條目。 （3） BootLoader BootLoader目前用的比較多的是U-Boot，而且 U-Boot也支持 MIPS架構，但是我們這里采用 MIPS公司開(kāi)發(fā)的YAMON。由于用 YAMON作為 BootLoader的比較少，下面就詳細分析如何通過(guò) YAMON將程序下到開(kāi)發(fā)板的 flash中去，如果我們想要將文件“file0.bin”寫(xiě)入flash中的地址0位置： a、通過(guò) x86 linux中的uuencode命令將.bin文件轉換成.bin.uuencode文件 >uuencode file0.bin x > file0.bin.uuencode b、在 YAMON中輸入命令：YAMON>load uu 0xb0100000 C、到此，YAMON是一直等待來(lái)自串口的文件，使用 TeraTerm，選擇“File->Send File”，將“file0.bin.uuencode”文件通過(guò)串口發(fā)至 SMP8634開(kāi)發(fā)板上。 d、當下載完成以后，接收到的文件大小會(huì )在 YAMON中給出。 e、比較報告中的文件和 file0.bin文件的大小是否一致。 在做這項工作時(shí)應該非常的仔細，如果中間過(guò)程出問(wèn)題，可能會(huì )將 YAMON損壞并使目標板不能啟動(dòng)。在這步完成后就開(kāi)發(fā)機可以通過(guò)串口線(xiàn)來(lái)和目標板進(jìn)行通信了。 （4）嵌入式多媒體操作系統 Windows CE組件定制 根據硬件擴展模塊，必須為操作系統添加新的組件，而該組件已經(jīng)在前面的多媒體升級包中一起添加到了Platform Builder開(kāi)發(fā)平臺上。該操作系統應具有如下特征： GDI輸出；DirectDraw的DDI支持；HD GDI和Video的輸出，LVDS輸出；IR控制，COM串口輸入，IIC，mini-PCI；硬盤(pán)，USB存儲設備；以太網(wǎng)，RTL8139和 SMP8634 MAC ETH兩個(gè)設備，TCP/IP；視頻解碼；圖形解碼，硬件 JPEG解碼；系統 WAV音頻輸出；網(wǎng)絡(luò )多媒體支持；Web服務(wù)器等。以上組件都是在定制中添加的，確定好這些組件就可以進(jìn)行系統的定制了，首先運行 Platform Builder工具，建立一個(gè)新的工程，選擇“SMP863X:MIPSII”BSP,在工程模板中選擇“Networked Media Device”,接下來(lái)就可以按照需求來(lái)選擇組件定制操作系統。在配置完成后，添加了 KERNELNOSHAREETH，BSP_NOSHAREETH，BSP_KEYBD_NOP，BSP_SMP863X_IR四個(gè)環(huán)境變量，并將環(huán)境變量的值全部設定為1。完成此步驟后，運行菜單中的“Build OS->Build and Sysgen”生成 NK.bin文件。但是此時(shí)的操作系統還不支持多媒體，必須將多媒體包添加到文件夾“WINCE500\PBWorkspace\(工程名)\SMP863X_MIPSII_Release”中。 為了使多媒體包的文件生效還必須分別修改 platform.bib，config.bib以及platform.reg注冊表文件。首先修改 platform.bib文件，在“；@CESYSGEN IF CE_MODUELS_DEVICE”這行加入KdbNopUS.dll，capsrc863x.dll等多媒體包里的 dll文件的設置,該項設置主要是在編譯操作系統的時(shí)候，編譯器可以自動(dòng)的找到這些 dll文件，并將其一起編譯進(jìn)系統中，格式如下： KdbNopUS.dll $(_FLATRELEASEDIR)\ KdbNopUS.dll NK SH 在config.bib文件中主要是內存的分配，根據硬件要求其具體修改如下： 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 此兩文件修改完后保存退出。而 platform.reg則根據添加的多媒體包添加相應的設置，具體略過(guò)。三個(gè)文件修改完成后，運行“Build OS---Make Run-Time Image”菜單命令，可生成新的 nk.bin文件，具有多媒體特征的系統配置完成。 3 內核文件 NK.bin的下載 （１） 配置網(wǎng)絡(luò ) 要通過(guò)以太網(wǎng)下載 Windows CE運行時(shí)映像，還要配置以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )連接�？赏ㄟ^(guò)ＨＵＢ連接開(kāi)發(fā)機與目標機，如圖（ 2）所示。把目標機與開(kāi)發(fā)機都連接到ＨＵＢ上。如果這樣配置網(wǎng)絡(luò )，通常同一網(wǎng)段內還會(huì )有一個(gè)ＤＨＣＰ服務(wù)器。這樣，目標板就可以通過(guò)ＤＨＣＰ服務(wù)獲得ＩＰ地址，進(jìn)行下載。由于在下載過(guò)程中，通常要開(kāi)發(fā)機上的終端程序通過(guò)串口連接目標板，對下載過(guò)程進(jìn)行控制，同時(shí)輸出調試信息。Windows上自帶了終端工具“超級終端”。超級終端可以用串口連接開(kāi)發(fā)機與目標板，并且通過(guò)超級終端發(fā)送控制命令。
圖(2) 網(wǎng)絡(luò )連接 （２） 下載運行映像 網(wǎng)絡(luò )配置好后，在超級終端上按任意鍵可以進(jìn)入設置菜單。選擇好相應的設置后，退出菜單，這時(shí)候網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)連接好了。打開(kāi) Platform Builder菜單上的 “Target->Connectivity Options…”設定好下載，傳輸設置后，在運行“Target->Attach Device”,此時(shí)開(kāi)發(fā)機開(kāi)始將編譯好的 NK.bin文件下載到目標板上。當下載完成后，目標板的屏幕上將會(huì )顯示出漂亮的 Windows CE界面。至此，整個(gè)系統構建完成。 4 結束語(yǔ) 本文主要介紹了嵌入式 MIPS核心微處理器的 SMP8634開(kāi)發(fā)板的硬件平臺架構和 Windows CE操作系統的定制與移植。經(jīng)過(guò)實(shí)驗證明，Windows CE操作系統能夠很好的在此開(kāi)發(fā)板上運行及調試。在該套軟硬件設備上開(kāi)發(fā)出各種應用程序后，就形成了一個(gè)完善的多媒體產(chǎn)品了。本文的創(chuàng )新點(diǎn)是在目前網(wǎng)絡(luò )應用的高速發(fā)展下，本系統不僅能播放硬盤(pán)等存儲介質(zhì)中的多媒體文件，還可以接入網(wǎng)絡(luò )播放視頻圖片等，能更好的共享網(wǎng)絡(luò )上數量豐富的高清視頻，圖片等信息，這些優(yōu)勢使其在消費類(lèi)產(chǎn)品中的應用前景將會(huì )非常廣闊。 作者：陳征，孫麗華 來(lái)源：《微計算機信息》(嵌入式與SOC)2009年第6-2期 |
