学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

嵌入式音频播放系统设计与实现

作　者: 张波
导　师: 王澄
学　校: 上海交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 嵌入式驱动任务管理任务结构体链音频解码乘加指令
分类号: TP391.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 24次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

嵌入式系统以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪的专用计算机系统。嵌入式系统一般由嵌入式微处理器,外围硬件设备,嵌入式操作系统以及用户应用程序四个不同组成,用于实现对其他设备的控制,监视或者管理等功能。本文实现的是在嵌入式平台上完成音频播放系统的方案,根据以ARM9为核的嵌入式SoC,本文按照软件体系提出了硬件基础之上的整个软件方案,包括底层设备驱动,中间层任务管理,上层应用程序。并对于应用层的解码程序进行的性能优化。本文采用链接脚本的方式对设备驱动进行注册,所有驱动采用结构体注册的方式管理,任何上层的调用都通过驱动的调用接口来调用驱动结构体注册的函数。本文提出了特定的任务管理系统的设计,设计了任务管理结构体,包括此任务的初始化资源,运行函数,私有资源管理,任务进入退出处理等,所有的结构体采用任务结构体链的方式进行管理,各个链表代表不同的状态进行不同的管理,任务状态的切换实质上是转移任务结构体到相应的任务链表。本文的内存管理对不同类型的内存分别设定独立的内存池,内存池内部的内存分配方法采用循环首次适应法。本文分析了音频硬件的特征,根据硬件特征设计了音频多缓存驱动,多缓存通过中断进行衔接能够轮流接收上层数据,同时负责数据的输出。本文针对硬件的噪声问题提出了软件的空缓存解决方法,即在初始化硬件的时候,用零数据进行传输,因而可以最大程度减小电平变化,进而达到去除噪声。解码程序是实现音频播放的应用程序,本文将开源的解码库移植到自行设计的任务管理系统平台上完成了MP3的解码,并对其解码性能进行了优化,优化的依据和方向一是根据嵌入式硬件的特点对MP3解码过程中的关键数据进行读写加速,二是引入ARM9中的乘加指令,对计算复杂度很高的解码程序进行汇编优化。依靠上文所述的软件平台的实现,经过对音频播放性能进行对比,优化后与优化前的解码性能有了较大的提升。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章概述  9-15
  1.1 背景和研究意义  9
  1.2 嵌入式系统简介  9-14
  1.3 本文的研究内容和安排  14-15
第二章嵌入式系统平台分析与设计  15-39
  2.1 嵌入式系统平台分析  15-20
    2.1.1 Linux 和WinCE 嵌入式平台优缺点分析  15-16
    2.1.2 自行设计嵌入式平台的性能要求  16-17
    2.1.3 软件开发环境  17-20
  2.2 任务管理系统设计  20-38
    2.2.1 系统驱动层设计  20-24
    2.2.2 系统内存管理  24-31
    2.2.3 系统应用任务管理  31-38
  2.3 本章小结  38-39
第三章硬件描述以及驱动设计  39-49
  3.1 音频输出驱动设计基础  39-42
    3.1.1 DMA 特点与应用介绍  39-41
    3.1.2 音频驱动设计  41-42
  3.2 基于DMA 的多缓存驱动设计  42-47
    3.2.1 音频驱动接口设计  42-43
    3.2.2 多缓存驱动设计  43-47
  3.3 驱动功能的扩展  47-48
    3.3.1 驱动噪音的消除  47-48
    3.3.2 驱动输出缓存大小的可配置实现  48
  3.4 本章小结  48-49
第四章应用层解码程序  49-70
  4.1 MP3 解码算法分析  49-55
    4.1.1 MP3 文件格式  49-54
    4.1.2 MP3 解码流程  54-55
  4.2 MP3 解码程序移植  55-58
    4.2.1 解码算法接口分析  55-56
    4.2.2 解码程序的移植实现  56-57
    4.2.3 MP3 播放器的实现  57-58
  4.3 解码性能的优化  58-68
    4.3.1 基于硬件的数据流优化  58-63
    4.3.2 基于ARM 指令的优化  63-68
  4.4 本章小结  68-70
第五章总结与展望  70-72
  5.1 总结  70
  5.2 展望  70-72
参考文献  72-75
缩略语  75-76
致谢  76-77
攻读学位期间录用、发表的学术论文目录  77-79

嵌入式音频播放系统设计与实现

内容摘要

全文目录

相似论文