DIY你自己的多功能掌上文娱终端，附具体软硬件方案设计

一、项目概述

1.1 导言

1.1.1项目布景

21世纪信息化年代的到来，许多的消费类电子产品正在改动着人们的日子。能够随时随地的赏识音乐、收看电视、阅览电子书籍、经过蓝牙同享文件等等。现在来看，消费电子现已成为全球半导体开展的首要推动力。近年来跟着微处理器技能、DSP技能、多媒体解码技能以及单片机技能的飞速开展，掌上文娱终端现已成为消费类电子的热门。

1.1.2开展前景

跟着掌上文娱终端的不断开展，它的产品也越来越丰厚，功用也越来越完善，包括了媒体播映、游戏、电子阅览、资源同享等，并逐渐趋于网络化、智能化方向开展，集多功用于一身的掌上文娱终端以其便于带着、支撑多媒体播映、文件同享、GUI漂亮便利的全方位的长处越来越遭到人们的喜爱，具有宽广的开展前景。

1.2 选题动机/研讨含义

如今阶段，电子信息工业在我国有了快速的开展，但是比较于西方发达国家仍有不小的距离。从现在的商场现状中，MP3、MP4、PDA等方式的文娱终端的高端位置一向被国外的企业所独占，例如谷歌、苹果、三星、索尼等，国内企业和这些龙头企业比较距离比较大，所出产的产品难以赢得广阔顾客的支撑，但是国外的电子产品比较于国内产品价格昂贵许多，顾客的消费需求与产品价格的对立日益显着。

另一方面，虽然MP3、MP4等设备现已日益开展老练，但大大都只能完结单一或许少数的功用。例如MP3大都只能完结音乐播映功用。跟着现代信息化方向的开展，人们的文娱需求将会越来越广泛，单一的文娱功用将难于满意人们的文娱日子。多功用的掌上文娱终端是一种便携式的数码设备，集结了广阔功用于一体，能随时随地、全方位的满意人们的日子文娱需求，一起又有简易便携，GUI人机界面友爱等长处。挑选多功用掌上文娱终端为课题，关于改动我国电子信息文娱工业开展落后现状，完善消费类数字化产品，满意人们的文娱需求具有严重研讨含义。

二、需求剖析

2.1 功用要求

2.1.1 概述

本体系依据EVK1105渠道开发，完结多功用的掌上文娱嵌入式体系。所谓嵌入式体系，便是使用有限的硬件资源，构建一个功用完善的体系。所以，本体系抛弃嵌入式Linux体系，而是依据uC/OS-II实时内核，构建一个GUI结构，并在uC/OS-II、驱动层、FAT32文件体系、GUI结构之上构建使用层程序。在本体系中，GUI结构并不选用uCGUI，MiniGUI等老练的GUI结构，而是选用自定制的微型GUI结构。由于uCGUI、MiniGUI耗费比较多的内存，而且窗口是类PC风格，不符合本体系的需求。

使用层程序能够分为以下10大使用：1.音乐播映2.图片播映3.电子书阅览4.FM收音机5.语音录音

6.游戏7. U盘主动播映8. PC无线接触板 9. 电量显现 10.智能背光调理

2.1.2音乐播映

概述：播映MP3等音频文件。

功用：

1. 播映、暂停操控

2. 上一曲、下一曲切换

3. 音量操控

4. 播映方式挑选：正常次序播映、悉数循环、单曲循环、随机播映、

5. 播映进展、音量显现

6. 歌词同步显现

7. 显现歌曲的根本信息：标题、专辑、演唱者等信息

2.1.3 图片播映

概述：支撑BMP、JPEG等干流图片格局。

功用：

1. 图片目录阅览

2. 图片阅览器

3. 图片缩放功用

4. 幻灯片播映

5. 设置幻灯片切换时刻距离

6. 支撑图片分辨率自适应屏幕

2.1.4 电子书阅览

概述：支撑TXT格局文本阅览

功用：

1. 目录阅览

2. 上一页、下一页切换

3. 设置书签

4. 设置字体色彩和布景色

5. 主动翻页

6. 设置主动翻页时刻距离

2.1.5 FM收音机

概述：支撑FM收听

功用：

1. 主动搜台

2. 回忆电台

2.1.6 语音录音

功用：

1. 语音录音、录音时长取决于存储介质的巨细

2. 录音时刻显现

2.1.7 游戏

功用：俄罗斯方块、贪吃蛇等小游戏

2.1.8 U盘主动播映

功用：（1）：刺进SD卡或许U盘后，能够依据用户的挑选来主动播映音乐或许图片

（2）：音乐、图片播映默以为次序播映

2.1.9 PC无线接触板

功用：经过拓宽接触板，对接触板的接触来完结无线操控PC的鼠标， 到达操控整个PC的功用。

2.1.10 电量显现

功用：（1）：准确显现电池电量，仿真电池显现，显现剩下电池电量能够支撑的音乐时刻、电子阅览时刻、待机时刻。

（2）：当电量缺乏时会有窗口提示，提示三次未及时充电或替换电池会主动进入关机状况。

2.1.11智能背光调理

功用：（1）：使用传感器检测外部光照条件，若是亮堂度高则主动下降LCD背光，削减功耗；若是亮堂度过低，则主动升高LCD背光，增强视觉效果。

（2）：若超越10秒未操作LCD则屏幕变暗，进入省电方式，削减功耗。

2.2 体系框图

图1 体系架构

三、方案设计

3.1体系功用完结原理

3.1.1前提条件：移植uC/OS-II内核、树立FAT32文件体系、树立GUI结构、树立体系字库和文件阅览器

由于咱们的使用都是依据实时体系完结的，所以在树立使用之前就应该树立好一个运转的操作体系环境，并配备好使用程序运转所要支撑的文件体系、GUI结构、字库、文件阅览器等根本功用模块。

1. uC/OS-II内核是一个依据优先级抢占式的，实时多任务操作体系内核、具有效率高、耗费内存资源小、反响速度快、可靠性高级优秀特色，而且大部分代码用c完结，便于移植，是一个适合于小型嵌入式体系的实时内核。关于本体系的移植，只需修正几处要害代码就行了。

2. FAT32文件体系是现在最为盛行的文件体系之一，简直所的快捷存储设备，如U盘，SD卡、microSD卡、miniSD卡都是依据FAT32文件体系；而且在嵌入式产品中，如数码相机、MP3、MP4、数码相框等产品中，也是依据FAT32文件体系的。所以为了最大的兼容性和普遍性，咱们也选用了FAT32文件体系来作为咱们的文件体系。关于FAT32文件体系的构建，本体系选用了开源的FatFs的FAT32文件体系驱动库。文件体系树立成功之后，就能够便利地对SD卡、U盘里边的文件进行操作。

3. GUI结构为自主开发，是依据音讯循环事情驱动型的GUI结构。下面有图表具体阐明。

4. 体系字库是一个嵌入式体系的中心之一，一切的文字信息都要经过它的处理才干显现出来。这儿咱们选用了内建字库的技能，即把字库文件（包括中文字库和英文字库）烧写在Flash里边。其间对文字的显现首要要进行内码转换，获得在字库里边的偏移，然后把字模提取出来并显现在LCD上。

5. 文件阅览器是一个依据GUI结构、文件体系和字库的使用程序，它经过读取存储介质的文件，并把文件信息构成列表在LCD显现出来，用户能够经过挑选键来挑选要检查的文件。以下所引用到的目录文件阅览便是依据文件阅览器的。

3.1.2体系硬件结构框图

体系硬件模块

PC遥控接纳端硬件模块

3.1.3 音乐播映

1. 首要查找SD卡、或许U盘里边一切音频文件，然后创立一个音乐播映列表

2. 读取播映列表中的音频文件，并经过GUI的API调用显现在LCD上，用户能够挑选喜爱的歌曲

3. 选定歌曲后，按PLAY键开端播映音乐，播映由一个独立的线程来处理，读取音频文件的数据，经过软件解码将解码后的数据流送到DAC，并经过音频功放输出音频。播映中的操控信息、信息反馈、播映进展和状况显现都经过音讯来触发。

4. 当一首歌播映完后，依据当时的播映方式，用获取下一首歌曲，然后进行下一曲的解码流程。

3.1.4 图片播映

1. 目录文件阅览：经过读取SD卡、或许U盘的图片文件，把相应的文件姓名及其它根本信息构成一个列表在LCD上显现出来。经过挑选图片并经过相应格局的文件解码并在LCD显现出来。

2. 能够挑选上一张、下一张来显现图片，并能够进行缩放。其间缩放的功用，咱们选用frame buffer的技能。咱们在内存中创立一个比屏幕分辨率大的显存缓冲区域，并经过对显存缓冲区域的部分显现就能够完结图片的扩大功用；关于图片缩小的功用，咱们能够选用对显存缓冲区的减取样算法显现就能够完结图片的缩小。

3. 幻灯片播映：经过读取SD卡、或许U盘的图片文件，构成一个文件列表，然后依照播映方式来主动播映图片，相当于数码相框。

4. 图片播映流程：

3.1.5 电子书阅览

1. 目录文件阅览：经过读取SD卡或许U盘里边的TXT文本文件，把文件及其根本信息构成一个列表在LCD显现出来。

2. 电子书阅览流程：

3.1.6 FM收音机

1. FM收音机模块选用Philips的FM收音芯片TEA5767HN。它是一款低功耗立体声的FM收音芯片，具有高灵敏度、支撑两个频段87.5MHz-108MHz和76MHz-91MHz，RF AGC主动增益操控， 内部集成FM解调器，I2C总线3线总线模块可挑选等优秀特色。

2. 首要初始化TEA5767HN芯片，然后经过能够经过主动搜台找到频道收听节目。

3. LCD显现界面有当时频道的频率、音量等信息

4.能够保藏频道，便利下次收听。

5. M收音机作业流程：

1. 语音录音

2. 体系选用的是PCM编码和解码体系完结功用。Pcm是对模拟信号先抽样，再对样值起伏量化。编码的进程a.对录音输入的模拟信号先抽样。抽样，便是对模拟信号进行周期性扫描，把时刻上接连的信号变成时刻上离散的信号。该模拟信号经过抽样后包括原信号中一切信息，能无失真的恢恢复模拟信号。抽样速率选用8Kbit/s。b.量化，便是把经过抽样得到的瞬时值将其起伏离散，即用一组规矩的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表明。 c. 编码，用一组二进制码组来表明每一个有固定电平的量化值

3. 经过按键1，开端录音，按键2，完毕录音并播映所录的语音。播映完毕后，能够继续录入下一段语音。流程图如下：

1. 游戏

1、菜单提示挑选贪吃蛇或许俄罗斯方块游戏。

2、贪吃蛇：上下左右方向键操控贪吃蛇游动，不要撞到墙、不要碰到自己身体，身体长到25段过关。每过一关贪吃蛇的移动速度加快，难度添加。贪吃蛇撞到墙或许自己时，呈现逝世，显现成果并提示是否继续游戏。

3、俄罗斯方块：预先设置的随机发生器不断地输出单个方块参与所顶部，以必定的规矩进行移动、旋转、下落和摆放，确认并填充参与所中

键盘 [ 左、右 ] 用来操控落下砖块的左右移动

键盘 [ 下 ] 用来操控砖块加快下落

键盘 [ 上 ] 用来操控砖块变形

键盘 [中] 用来操控砖块直接落究竟

每次摆放假如将场所的一行或多行彻底填满，则组成这些行的一切小正方形将被消除，而且以此来交换必定的积分或许其他方式的奖赏。而未被消除的方块会一向累积，并对后来的方块摆放形成各种影响。假如未被消除的方块堆积的高度超越场所所规矩的最大高度则呈现逝世，显现成果并提示是否继续游戏。。

4、游戏流程图如下：

3.1.9 U盘主动播映

使用USB操控器的OTG的功用，结合FAT32文件体系来完结对U盘的操作。

1. 当刺进U盘后，依据用户的挑选来主动播映图片或许音乐。

2. U盘主动播映流程图：

3.1.10 PC无线接触板

1. 体系外部拓宽一块电阻式接触板和2.4G发送模块，PC端经过USB接口连上2.4G接纳模块，能够经过接触板来操控PC上的鼠标，完结无线接触板的功用。便利操控电脑。

2. 作业流程：

3.1.11 电量显现

原理：经过丈量流入流出电池的净电荷来预算电池剩下的容量。对流入流出的电池的总量电流进行积分，得到的净电荷即为剩下容量。电池容量能够预置，也惋惜在后续的完好充电周期中进行学习。在补偿电池自放电、不同温度下的容量改变等要素后，也能够获得比较高的精度。

电路如下：

其间Rsns为mΩ级检流电阻，RL为负载电阻，电池经过开关、Rsns对RL放电时的电流Io在Rsns两头发生的压降为Vs(t)=Io(t)*Rsns。电量计继续检测Rsns两头的压差Vs，并将其经过ADC 转化为N位的数字量Current，之后以时基确认的速率进行累加，M位累加成果Accumulated_Current的单位为Vh。

3.1.12 智能背光调理

原理：经过光敏传感器来感知外部光线的强度，然后经过PWM来调理LCD显现的背光。假如环境的光线比较强，则削减PWM的占空比来减小LCD的背光，以到达不必要的电池电量糟蹋。假如环境的光线比较暗，则经过添加PWM的占空比来增大LCD的背。

3.2 硬件渠道选用及资源配置

硬件渠道选用：

本体系选用EVK1105开发渠道，结合本渠道的特色，咱们充分使用了渠道的LCD显现器、高保真音频DAC、麦克风、SD卡接口、USB操控器等器材，首要开发多媒体方面的使用。

资源配置：

SD卡：SPI接口

U盘：USB接口

麦克风：ADC TLV320A%&&&&&%23B

音频输出：DAC TPA6130A2RT

LCD：LCD操控和数据总线

FM模块：I2C接口

按键：接触传感器QT1081

数据存储器：SDRAM MT48LC16M16A2

外部存储器：Flash AT45DB642D-CNU

3.3体系软件架构

一切的使用程序都依据GUI结构开发，只需结构树立完结，就能够快速创立顶层使用程序。

依据音讯循环的事情驱动型GUI结构模型：

3.4 体系软件流程

1. GUI结构音讯循环流程：

音讯循环流程图

2. 体系流程图：

程序运转流程图