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關(guān)鍵詞： J2ME 設(shè)計與分析 播放與控制
1.引言
隨著通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，3G時代的到來，人們對手持設(shè)備的應(yīng)用有了更高的要求，人們已不滿足于簡單的通話、收發(fā)短信等基本功能，而更多的是要求有多媒體應(yīng)用，能利用手機(jī)進(jìn)行上網(wǎng)沖浪、3D游戲、播放視頻等。
2.J2ME技術(shù)介紹
J2ME平臺存在的基礎(chǔ)是設(shè)備使用操作系統(tǒng)的多樣性。雖然JAVA的運(yùn)行速度經(jīng)常受到指責(zé)，但手機(jī)平臺的發(fā)展已經(jīng)使得這種缺陷可以忽略，而J2ME適用平臺的多樣性使得J2ME技術(shù)成為手機(jī)應(yīng)用開發(fā)的首選。它的主要技術(shù)優(yōu)勢在于：有良好的跨平臺能力，實(shí)現(xiàn)了write once，run anywhere，有著與J2EE后端的無縫結(jié)合能力。因?yàn)镴2ME是基于Java語言的，所以它天生就具有以下優(yōu)點(diǎn)：
?動態(tài)內(nèi)容傳輸。新的應(yīng)用、服務(wù)和內(nèi)容可以通過不同類型的網(wǎng)絡(luò)動態(tài)下載。
?安全。類文件校驗(yàn)、明確定義的應(yīng)用程序編程接口和安全組件確保了第三方應(yīng)用程序的行為是可靠的。不會對設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)造成損害。
?交叉平臺的兼容性。標(biāo)準(zhǔn)化語言組件和庫意味著由于支持J2ME配置和簡表所帶來的約束使應(yīng)用和內(nèi)容可以在不同設(shè)備之間靈活地傳輸。
?離線獲取。不用激活網(wǎng)絡(luò)連接，應(yīng)用就可以被使用。這種特點(diǎn)降低了傳輸費(fèi)用，減輕了可能的網(wǎng)絡(luò)故障帶來的影響。
3.系統(tǒng)的設(shè)計與分析
3.1目前存在的問題
隨著通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對手持設(shè)備的應(yīng)用有了更高的要求，人們已不滿足于簡單的通話、收發(fā)短信等基本功能，而更多的是要求有多媒體應(yīng)用，能利用手機(jī)進(jìn)行上網(wǎng)沖浪、3D游戲、播放視頻等。移動設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)觀看視頻將是必備的功能。目前的城市的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率比較好。
在這種情況下，多媒體播放器在設(shè)計與實(shí)現(xiàn)中存在一些問題：
3.1.1由于多媒體手機(jī)在硬件性能上與PC機(jī)有著顯著的差異，在多媒體手機(jī)上播放的視頻短片的比特率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于PC機(jī)上的，所以在設(shè)計多媒體手機(jī)時要受到多媒體手機(jī)硬件與操作系統(tǒng)的影響。
3.1.2現(xiàn)在多媒體手機(jī)外接的存儲卡容量不是很高，當(dāng)你在旅行的過程中或者在移動的過程中，因?yàn)槟愕拇鎯ǖ娜萘坑邢?，所以你只能看少量的影音文件?/p>
3.1.3現(xiàn)在多媒體手機(jī)在播放視音頻文件的過程中，如果看到自己喜歡的圖片，無法保存下來，作為永久的珍藏。
3.1.4如何設(shè)計一款全新的多媒體播放器，為將來的多媒體移動服務(wù)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。
3.2對目前系統(tǒng)的改進(jìn)
本項目是一個關(guān)于手機(jī)播放器的系統(tǒng)，通過移動終端手機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)在任何時間、地點(diǎn)進(jìn)行多媒體音頻與視頻的播放，本項目在空間上延伸了基于Internet的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，在時間上更具有靈活性。本系統(tǒng)只能播放格式為MPEG的視頻文件與格式為WAV的音頻文件，這是由底層的開發(fā)包所決定的。
本項目具有以下幾個功能模塊：
3.2.1視頻（主要是MPEG格式）的播放模塊。播放形式主要采用兩種形式：本地播放與網(wǎng)絡(luò)播放。本地播放也就是所謂的視頻文件在本地手機(jī)存儲器里，直接進(jìn)行播放，網(wǎng)絡(luò)播放主要是視頻文件放在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，手機(jī)進(jìn)行調(diào)用播放。它在空間上延伸了Internet的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，在時間上更具有靈活性。
3.2.2音頻（主要是WAV格式）的播放模塊。播放形式主要采用兩種形式：本地播放與網(wǎng)絡(luò)播放。運(yùn)行方式與視頻播放模塊相似。
3.2.3抓圖模塊。在進(jìn)行播放本地與網(wǎng)絡(luò)視頻時，當(dāng)你認(rèn)為一個視頻的瞬間你很喜歡，你就可以進(jìn)行抓圖，把它截取下來。
3.2.4控制模塊。在進(jìn)行播放音頻與視頻的同時，有一些基本的控制功能，比如播放、停止、暫停、增加音量、減小音量等。
4.播放與控制的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
它主要是由VideoCanvas繼承Canvas，并有以下幾個方法：VideoCanvas（），initialize（），paint（），time2pix（），open（）等。它主要實(shí)現(xiàn)的功能是：對播放的視頻或音頻文件進(jìn)行一系列的操作，比如播放、停止、暫停、增加音量、減小音量等。
以下是主要的代碼：
public class VideoCanvas extends Canvas implements Runnable，PlayerListener，{//在框架中添加videocanvas類的構(gòu)造函數(shù)，初始構(gòu)造函數(shù)，初始化屏幕}
private void initialize（）{//添加返回按鈕}
public void paint（Graphics g）{//只有播放視頻的時候可以使用全屏}
private int time2pix（long time）{//計算時間的字符串格式}
public void open（String url）{//分析打開資源的URL}
public void start（）{//獲得視頻時間長度}
public void close（）{//關(guān)閉程序}
public void pause（）{//首先判斷player對象是否已經(jīng)創(chuàng)建了，如果存在player點(diǎn)}
public synchronized void pauseApp（）{//player正在播放，所以停止它并且釋放資源}
public void run（）{//獲得播放視頻所需要的時間}
public void playerUpdate（Player plyr，String evt，Object evtData）{//是否播放結(jié)束}
private void doSnapshot（）{//進(jìn)行抓圖功能}
protected void pointerPressed（）{//更改滑桿上面的小方塊的位置，然后請求重畫屏幕}
public void commandAction（Command c，Displayable s）{//控制播放}
public synchronized void startApp（）{//開啟程序}
public void keyPressed（int keyCode）{//利用手機(jī)里的按鍵進(jìn)行一些操作}
switch（keyCode）{
case Canvas.KEY_NUM4：//減小播放速度
case Canvas.KEY_NUM6：//增加播放速度
case Canvas.KEY_STAR：//減小音量
case Canvas.KEY_NUM0：//靜音
case Canvas.KEY_NUM7：//向后跳躍，即快退
case Canvas.KEY_NUM5：//停止播放
case Canvas.KEY_NUM9：//向前跳躍
case Canvas.KEY_NUM2：//暫停，播放
case Canvas.KEY_NUM8：//全屏，目前不支持
case Canvas.KEY_NUM1：//沒有發(fā)揮作用
case Canvas.KEY_NUM3：//跳過}
5.結(jié)語
本文研究的重心在于探討利用流媒體技術(shù)使手機(jī)播放器中本地與網(wǎng)絡(luò)（無線）終端MIDP應(yīng)用開發(fā)技術(shù)的解決方法及資源的網(wǎng)絡(luò)通信、信息整合問題。本文中深入研究了J2ME體系結(jié)構(gòu)及其平臺下手機(jī)程序MIDP的開發(fā)技術(shù)，詳細(xì)分析了本地終端與無線終端和資源的通信解決方法，并構(gòu)造了一個手機(jī)多媒體播放器系統(tǒng)。本文設(shè)計與開發(fā)了播放與控制，通過該系統(tǒng)，完整說明了MIDP應(yīng)用程序開發(fā)的流程控制、界面設(shè)置與流媒體和視頻壓縮技術(shù)。本系統(tǒng)還會不斷地改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)更廣、更新、更實(shí)用的功能，以適應(yīng)時代的需求。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：嵌入式；播放器；流媒體
中圖分類號：TP37
隨著Android在智能手機(jī)行業(yè)上的成功應(yīng)用，以Android 作為嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，特別是在非手機(jī)系統(tǒng)上的應(yīng)用方面的開發(fā)尤為引人關(guān)注。相比于PalmOS、PSOS、VxWorks等專用系統(tǒng)，Android系統(tǒng)更適合于機(jī)頂盒這類嵌入式信息家電的需要。由于在數(shù)字電視和機(jī)頂盒的軟件架構(gòu)中使用了不同的操作系統(tǒng)，不同的中間件平臺，不用的應(yīng)用程序框架使得軟件架構(gòu)層面出現(xiàn)了極大的差異化。在操作系統(tǒng)層面，Linux，uCos，VxWorks，WinCE，iTron，ThreadX等不同的操作系統(tǒng)在不同的產(chǎn)品上都有相應(yīng)的部署；在中間件層面，有公開的標(biāo)準(zhǔn)化的中間件平臺，比如MHP，Tru2way，ACAP，ARIB，MHEG5等，也存在私有的非標(biāo)準(zhǔn)的中間件平臺；而不同的中間件軟件提供商更會提供各自不同的中間件解決方案，這些解決方案之間大多是無法互相兼容的。
1 需求分析
為了解家用網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備的實(shí)際需求，作者選取了不同層次的家庭用戶為對象進(jìn)行需求調(diào)研，首先了解了該公家庭網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備的產(chǎn)品現(xiàn)狀，然后在此基礎(chǔ)上，分析總結(jié)了用戶的實(shí)際需求。
家用網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備主要由四大子功能系統(tǒng)組成：控制子系統(tǒng)、信號處理子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口子系統(tǒng)和用戶擴(kuò)展接口子系統(tǒng)。
基本業(yè)務(wù)：模擬電視廣播、FM廣播，模擬付費(fèi)（加擾）電視；數(shù)字視頻；衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播（DVB-S）；地面數(shù)字視頻廣播（DVB-T）；有線數(shù)字視頻廣播（DVB-C）；MMDS數(shù)字視頻廣播；數(shù)字付費(fèi)（加擾）電視數(shù)字音頻IP電話/傳真；音樂（MOD）；實(shí)時音頻卡拉OK點(diǎn)播（KOD）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息點(diǎn)播（IOD）；數(shù)據(jù)廣播（BIS）；股市證券信息廣播（SIS）；VBI圖文電視；應(yīng)用程序下載；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫流向；
電子商務(wù)：交互式多媒體；互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)（IAS）；遠(yuǎn)程教育；遠(yuǎn)程醫(yī)療；網(wǎng)上購物；網(wǎng)上收費(fèi)；電子廣告；股市證券服務(wù)（SES）；網(wǎng)上（音、視頻）廣播業(yè)務(wù)；可視電話與電視會議；社區(qū)多功能服務(wù)。
2 嵌入式網(wǎng)絡(luò)播放設(shè)備的設(shè)計
2.1 總體設(shè)計
圖1 終端的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
由圖1可以看出，整個終端主要分為數(shù)據(jù)接收，媒體播放和顯示輸出三大部分。從功能上分別概括為流媒體數(shù)據(jù)接收模塊，音視頻解碼播放模塊和人機(jī)交互模塊。其中，流媒體數(shù)據(jù)接收模塊，主要是登陸服務(wù)器，接收并處理來自網(wǎng)絡(luò)的流媒體數(shù)據(jù)，本論文研究系統(tǒng)中為MPEG-2 TS流，并將其放入環(huán)形緩沖區(qū)中，實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)器的交互。
音視頻解碼播放模塊，通過STB810開發(fā)板用硬件實(shí)現(xiàn)對MPEG-2 TS傳輸流的解復(fù)用，分解出視頻基本流和音頻基本流，并送往解碼模塊，調(diào)用DirectFB的解碼器接口，完成對音視頻流的解碼，從而實(shí)現(xiàn)對媒體播放的處理和控制。
人機(jī)交互模塊，涉及輸入設(shè)備和圖像的顯示輸出，且由于嵌入式平臺下面沒有集成類似MFC（Microsoft Foundation Classes，微軟基礎(chǔ)類）的基礎(chǔ)類庫和完善的消息響應(yīng)機(jī)制，論文將借助于DirectFB實(shí)現(xiàn)了一套自己的事件響應(yīng)、處理機(jī)制。同時使用封裝好的DirectFB API接口直接將圖形圖像數(shù)據(jù)解碼并顯示。
2.2 TCC8900的硬件平臺
本文研究采用的機(jī)頂盒是Telechips公司的STB810開發(fā)板，STB810使用基于Linux的軟件架構(gòu)和提供能迅速使用設(shè)備特性的標(biāo)準(zhǔn)API，不需要對底層驅(qū)動和嵌入式DSP編程有更多的了解就可以使用該客戶端進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)。
硬件接口有：RJ45以太網(wǎng)接口、兩個SATA硬盤接口、兩個SCART連接口、分量視頻輸出（YPrPb）、四個USB接口、兩個USB 1.1接口、兩個USB 2.0接口、兩個UART接口、左右兩個模擬音頻接口、一個數(shù)字音頻輸入和輸出接口（S/P-DIF）和一個高清多媒體接口（HDMI）。其中，第一個SCART連接口連接RGB電視設(shè)備或者CVBS信號+快慢開關(guān)信號，第二個SCART連接口連接CVBS的視頻錄像機(jī)（VCR）或者Y/C信號+慢開關(guān)信號。
STB810的核心設(shè)備為PNX8550媒體處理引擎，該P(yáng)NX8550媒體處理引擎集成了一個MIPS32架構(gòu)的微控制器和兩塊功能強(qiáng)大的用于音視頻處理的DSP。它可以支持MPEG-2解碼，MPEG-2傳輸流的處理，DVB，DES，Multi2，AES的條件訪問，視頻的縮放和圖片的顯示。并在一個單芯片上進(jìn)行所有數(shù)字音/視頻處理，提供復(fù)雜的視頻縮放、解交叉和畫質(zhì)增強(qiáng)功能，并且支持廣泛的調(diào)諧前端。通過模擬后端設(shè)備PNX8510/11轉(zhuǎn)化為模擬視頻信號輸出給電視機(jī)。
2.3 STB810的軟件架構(gòu)
IPTV機(jī)頂盒作為客戶端，除了需要具有良好的硬件平臺外，還需要擁有軟件系統(tǒng)才能夠?qū)崿F(xiàn)IPTV業(yè)務(wù)功能。相應(yīng)的，STB810和大多數(shù)的機(jī)頂盒軟件一樣采用分層結(jié)構(gòu)，分為內(nèi)核層、中間解釋層和應(yīng)用層三個層次：
內(nèi)核層：包括機(jī)頂盒終端硬件和Linux內(nèi)核。而對于機(jī)頂盒終端硬件這一部分主要是指機(jī)頂盒硬件中的流媒體處理引擎與流媒體解碼芯片；Linux內(nèi)核（版本2.6.21）是指嵌入式Linux操作系統(tǒng)，用以控制硬件。
中間解釋層：重新搭建整個軟件平臺的開源軟件的工具包。包括一個用于音視頻直播/點(diǎn)播使用的視頻傳輸協(xié)議棧；用于驅(qū)動流媒體解碼芯片的驅(qū)動程序和外接存儲設(shè)備以及攝像頭的驅(qū)動程序；用于繪制界面、將解碼后的數(shù)據(jù)顯示并輸出到電視上的DirectFB庫。
應(yīng)用層：包括基于中間層開發(fā)的應(yīng)用程序，如視頻點(diǎn)播、直播等擴(kuò)展應(yīng)用。DVB API采用的是Linux DVB API version3，主要用到其中的Linux DVB Demux Device API，用于解復(fù)用TS流。ALSA為Advanced Linux Sound Architecture，先進(jìn)Linux聲音架構(gòu)，是Linux平臺上的用途廣泛的音頻API，用于音頻流混頻；DirectFB是專為嵌入式開發(fā)的輕量級圖形界面庫。
3 嵌入式視頻點(diǎn)播終端軟件環(huán)境的搭建
3.1 交叉開發(fā)環(huán)境的建立
交叉編譯，是嵌入式開發(fā)過程中的一項重要技術(shù)，它的主要特征是某機(jī)器中執(zhí)行的程序代碼不是在本機(jī)編譯生成，而是由另一臺機(jī)器編譯生成，一般把前者稱為目標(biāo)機(jī)，后者稱為主機(jī)。采用交叉編譯的主要原因在于，大多數(shù)嵌入式目標(biāo)系統(tǒng)不能提供足夠的資源供編譯過程使用，因而只好將編譯工程轉(zhuǎn)移到高性能的主機(jī)中進(jìn)行。
在本文研究的系統(tǒng)中，就是在Linux PC機(jī)上生成在STB810 核心處理器（PNX8550）上執(zhí)行的代碼。該代碼包含了Linux內(nèi)核和根文件系統(tǒng)中所有的PNX8550可執(zhí)行文件。即整個系統(tǒng)的交叉環(huán)境是建立在宿主機(jī)Linux PC機(jī)上的，目標(biāo)板即STB810開發(fā)板用于運(yùn)行操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，而STB810所用到的操作系統(tǒng)的內(nèi)核編譯、應(yīng)用程序的開發(fā)調(diào)試都是通過Linux PC機(jī)編譯成可運(yùn)行代碼，然后再利用交叉編譯調(diào)試工具編譯連接生成可執(zhí)行代碼，最后將其下載到STB810開發(fā)板上運(yùn)行。
3.2 設(shè)置環(huán)境變量
環(huán)境變量因用戶不同而定義不同。它可以定義工程的工作環(huán)境，也可以定義調(diào)用所需庫的路徑。一旦定義了環(huán)境變量，系統(tǒng)腳本就可以通過這些信息得到所需的程序。在本文中設(shè)置環(huán)境變量的操作為：
在路徑“/…/stb810-SP8”下執(zhí)行：source ./setup.sh。
3.3 重建根文件系統(tǒng)設(shè)備
Linux根文件系統(tǒng)包含一些設(shè)備文件，這些文件保證了內(nèi)核向STB810的設(shè)備驅(qū)動器傳送信息。
通過執(zhí)行：cd /…/stb810-SP8/build_128M_BASE/rootfs/dev && ./MAKEDEV來重新創(chuàng)建根文件系統(tǒng)設(shè)備。
3.4 導(dǎo)出根文件系統(tǒng)
文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)的重要組成部分。文件系統(tǒng)的概念使得用戶能夠查看存儲在設(shè)備上的文件和路徑而無須考慮實(shí)際物理設(shè)備的文件系統(tǒng)類型。Linux 透明地支持許多不同的文件系統(tǒng)，將各種安裝的文件和文件系統(tǒng)以一個完整的虛擬文件系統(tǒng)的形式呈現(xiàn)給用戶。Linux的根文件系統(tǒng)具有非常獨(dú)特的特點(diǎn)，就其基本組成來說，Linux 根文件系統(tǒng)包括支持Linux 系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本內(nèi)容，包含著系統(tǒng)使用的軟件和庫，以及所有用來為用戶提供支持架構(gòu)和用戶使用的應(yīng)用軟件。導(dǎo)出根文件系統(tǒng)。STB810內(nèi)核把build_128M_BASE/rootfs這個目錄都掛載到了Linux PC機(jī)上。build_128M_BASE/rootfs這個路徑下包含了STB810的一些樣本程序，必須的庫和其他的一些軟件。
流媒體數(shù)據(jù)接收模塊的實(shí)現(xiàn)實(shí)際完成了客戶端與服務(wù)器之間的通信，本系統(tǒng)采用RTP協(xié)議來傳輸實(shí)時數(shù)據(jù)，用RTCP協(xié)議來檢測網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，用SDP協(xié)議描述媒體流信息，以便播放器進(jìn)行解碼，用RTSP協(xié)議作為控制流，來控制視頻點(diǎn)播的播放、暫停、停止等。
用戶通過EPG獲得感興趣影片的URL，選擇播放該影片，機(jī)頂盒與相應(yīng)的RTSP流媒體服務(wù)器建立連接，發(fā)送點(diǎn)播請求。根據(jù)傳遞給媒體數(shù)據(jù)接收線程的參數(shù)，解析出請求媒體流的URL。通過函數(shù)parseVoDEPGFile（ppVoDEntry_head）解析視頻點(diǎn)播節(jié)目單Vod.txt獲取.stream_info數(shù)據(jù)，從節(jié)目單中提取出.stream_info數(shù)據(jù)，即關(guān)于視頻文件的參數(shù)，如ip：192.168.101.188，port：8554，streamName：0122等，將這些info數(shù)據(jù)傳遞給結(jié)構(gòu)體ip。
4 總結(jié)
本文深入討論了基于Android的家用網(wǎng)絡(luò)播放終端的技術(shù)理論和核心技術(shù)，然后重點(diǎn)闡述了IPTV視頻點(diǎn)播終端的系統(tǒng)設(shè)計：流媒體客戶端與服務(wù)器的交互流程，音視頻的解碼播放和消息驅(qū)動機(jī)制；實(shí)現(xiàn)了一種能提供良好視頻質(zhì)量和友好人機(jī)交互方式的嵌入式視頻播放終端。
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設(shè)計了一種基于嵌入式系統(tǒng)的高清晰、便攜式的車載播放系統(tǒng)。該播放系統(tǒng)的軟件設(shè)計以Mplayer為后臺，實(shí)現(xiàn)對音視頻文件的解碼播放等工作，并以Qt的基礎(chǔ)類庫為基礎(chǔ)設(shè)計了嵌入式多媒體播放器的前端控制圖形界面，通過創(chuàng)建QProcess進(jìn)程，實(shí)現(xiàn)對播放過程的控制，與后臺Mplayer進(jìn)行通信，實(shí)時獲取并顯示播放信息，并在指定窗口對音視頻碼流進(jìn)行輸出顯示。
關(guān)鍵詞：
汽車多媒體；車載播放；嵌入式系統(tǒng)；多媒體播放器
目前，國內(nèi)車載電子設(shè)備市場極度缺乏多媒體綜合軟件，該軟件能有效地將車載導(dǎo)航、影音圖像、倒車?yán)走_(dá)、娛樂互動等多個功能整合，方便乘客和車主的使用[1]。將多種娛樂和使用功能整合統(tǒng)一，使得設(shè)備簡潔美觀，同時降低了重復(fù)安裝的成本和投入?？梢詷O大地減少車內(nèi)空間消耗，降低整車油耗[2]。多媒體共屏展示也能保證駕駛員的操作強(qiáng)度，保證行車安全。因此，將行車信息、娛樂互動、交流通信、車載導(dǎo)航等功能集于一體的嵌入式綜合媒體系統(tǒng)符合市場和環(huán)境的發(fā)展要求[3]。
1車載嵌入式播放器總體設(shè)計
出于應(yīng)用領(lǐng)域、自帶資源、可擴(kuò)展資源、功耗等多方面的考慮，選擇Linux內(nèi)核為嵌入式多媒體播放器的操作系統(tǒng)核心。將多媒體技術(shù)應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中面臨著諸多的技術(shù)難題，嵌入式設(shè)備的特點(diǎn)決定了其資源通常非常有限，而有限的資源意味著需要進(jìn)行多方面技術(shù)的優(yōu)化[4]。首先，嵌入式設(shè)備采用蓄電池提供能源，所以對系統(tǒng)的功耗要求比較嚴(yán)格；第二，嵌入式設(shè)備上通常沒有實(shí)用的圖像加速器，聲卡等硬件加速設(shè)備的支持；第三，不存在DirectX，DirectShow等高層多媒體的支持。基于上述考慮，有必要設(shè)計適用于嵌入式應(yīng)用的嵌入式處理器，嵌入式操作系統(tǒng)。根據(jù)嵌入式多媒體播放器的功能需求及技術(shù)特點(diǎn)，通常將嵌入式多媒體播放器的體系結(jié)構(gòu)劃分為硬件層、內(nèi)核層和應(yīng)用層，具體如圖1所示。系統(tǒng)的硬件層的硬件平臺包括嵌入式微處理器和設(shè)備，通過合理選型和匹配可以完成滿意的底層硬件組合。本系統(tǒng)的嵌入式MCU使用三星公司的S3C2410高速微處理器，S3C2410高速微處理器作為整個硬件系統(tǒng)的控制核心，接收、處理相關(guān)數(shù)據(jù)并實(shí)時發(fā)出控制指令。與其配合的系統(tǒng)設(shè)備是完成系統(tǒng)功能的必要組建和模塊，涉及系統(tǒng)存儲模塊FLASH和E2PROM，LCD輸出單元、主控電路和音頻輸出模塊等。軟件部分包含應(yīng)用層和內(nèi)核層兩個部分。應(yīng)用層包含嵌入式Linux操作系統(tǒng)和硬件驅(qū)動程序，包括BootLoader，Linux內(nèi)核，根文件系統(tǒng)3部分。應(yīng)用層包含嵌入式用戶應(yīng)用程序、音頻解碼器和GUI。本系統(tǒng)選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為操作系統(tǒng)[5]。
2操作系統(tǒng)平臺的構(gòu)建
內(nèi)核是整個Linux系統(tǒng)的核心，根據(jù)實(shí)際情況針對內(nèi)核的配置進(jìn)行選擇，本質(zhì)上指根據(jù)開發(fā)系統(tǒng)的功能需求對已有的操作系統(tǒng)進(jìn)行選擇，保留開發(fā)需求的系統(tǒng)單元，刪除不需要的模塊單元。在本系統(tǒng)中，嵌入式Linux內(nèi)核選擇ARMLinux內(nèi)核。Linux內(nèi)核的配置系統(tǒng)由Makefile、配置文件（config.in）、配置工具組成[6]。完成內(nèi)核的數(shù)據(jù)參數(shù)配置后，不能將程序數(shù)據(jù)直接下載到嵌入式系統(tǒng)中進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，因?yàn)榇藭r數(shù)據(jù)仍然以源代碼的形式存在。此時，為了生成最終能在嵌入式操作系統(tǒng)上運(yùn)行的可執(zhí)行代碼[7]，需要進(jìn)一步對內(nèi)核進(jìn)行編譯。過程結(jié)束后，Image和zImage兩個內(nèi)核映像文件會在arch/arm/boot目錄下生成，zImage為壓縮后的映像文件，Image為正常大小的映像文件。得到內(nèi)核映像文件后，首先在開發(fā)板使用的宿主機(jī)（PC）上建立一個tftp服務(wù)，使用DNW工具，在開發(fā)板上電時按任意鍵進(jìn)入UBoot提示符，執(zhí)行以下命令。在嵌入式操作系統(tǒng)正常運(yùn)行時，需要使用根文件系統(tǒng)支持各種功能[8]，在內(nèi)核剛啟動運(yùn)行時根文件系統(tǒng)需要掛載起來用于支持訪問外部設(shè)備，同時完成內(nèi)核模塊應(yīng)用程序的裝載和運(yùn)行，避免出現(xiàn)Kernelpanic的情況，防止系統(tǒng)內(nèi)核在啟動時沒有根文件的支持。在實(shí)際應(yīng)用中，嵌入式操作系統(tǒng)使用動態(tài)隨機(jī)存取器、同步動態(tài)隨機(jī)存取器、FLASH存儲器作為存儲設(shè)備[9]?；诖鎯υO(shè)備，使用JFFS2，YAFFS，CRAMFS，ROMFS，RAMFS等常見系統(tǒng)作為存儲設(shè)備的嵌入式文件系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中，選擇NANDFLASH作為硬件提案所使用的存儲芯片，選用NANDFLASH上使用比較廣泛的Cramfs文件系統(tǒng)作為嵌入式根文件系統(tǒng)。嵌入式Linux操作系統(tǒng)的啟動流程如圖2所示。系統(tǒng)啟動流程包括六個步驟：（1）系統(tǒng)復(fù)位，從地址0x00開始執(zhí)行，進(jìn)入步驟（2）；（2）啟動Bootloader模塊，進(jìn)入步驟（3）；（3）判斷系統(tǒng)是否進(jìn)入Linux，啟動Linux內(nèi)核映像，不啟動則進(jìn)入Uboot的命令操作環(huán)境，如果啟動內(nèi)核，進(jìn)入步驟（4）；（4）系統(tǒng)從NANDFLASH加載內(nèi)核到內(nèi)存中，完成對硬件設(shè)備的初始化工作，進(jìn)入步驟（5）；（5）掛載根文件系統(tǒng)，執(zhí)行init進(jìn)程，并從/etc/inittab取得配置文件，進(jìn)入步驟（6）；（6）提示執(zhí)行用戶應(yīng)用程序或用戶登錄信息。
3視頻播放器軟件設(shè)計
3.1基于Mplayer實(shí)現(xiàn)多媒體播放器Mplayer是一個Linux下的電影播放器（也能運(yùn)行在許多其他的Unices和非X86的CPU上）。Mplayer的邏輯結(jié)構(gòu)可以分為四個層次，即：輸入層、分流層、解碼層和輸出層，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。本文選擇Mplayer作為后臺設(shè)計播放軟件。利用Qt/E為軟件平臺設(shè)計GUI圖形控制界面，對多媒體播放器的播放過程進(jìn)行控制。由于條件限制，本實(shí)驗(yàn)在宿主機(jī)上編譯并安裝了Mplayer，通過Qt設(shè)計基于X86的多媒體播放器。
3.2軟件總體模塊設(shè)計由于Qt/Embedded工具可以繞過XWindowsSystem協(xié)議客戶端庫，直接讀/寫幀緩存的FrameBuffer的數(shù)據(jù)信息，因此實(shí)現(xiàn)Qt類庫對幀緩存的直接讀/寫操作，使用基于Qt/Embedded的應(yīng)用程序可以完成。本系統(tǒng)使用嵌入式Linux作為操作系統(tǒng)，通過Qt的圖形平臺和函數(shù)庫完成嵌入式多媒體綜合播放。多媒體播放系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計思想，其架構(gòu)如圖4所示。嵌入式多媒體播放器包含五個主要的模塊：（1）I/O（輸入/輸出模塊）：用于多媒體文件的讀入和輸出。（2）UI（用戶界面單元）：用戶界面單元的作用是方便用戶操作嵌入式媒體播放器的各項功能，提供良好的人機(jī)操作互動界面和使用體驗(yàn)。（3）插件接口單元：讀入多媒體數(shù)據(jù)（通過輸入插件獲取I/O模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)）、調(diào)用Mplayer對文件進(jìn)行解碼播放、文件總的時間長度、編碼類型、比特率等信息的獲取、暫停、快進(jìn)、快退、停止、輸出、輸入等的動作，輸入動作具體指將輸出插件完成解碼的數(shù)據(jù)信息傳送到系統(tǒng)輸出輸入單元的過程。（4）Mplayer解碼單元：為了對不同類型的多媒體文件進(jìn)行解碼操作，系統(tǒng)選擇的Mplayer解碼單元由分離器、音視頻解碼器等部分組成。（5）GUI單元：為了方便快捷的產(chǎn)生讀/寫FrameBuffer以及用戶界面，GUI單元通過使用Qt/E嵌入式工具作為底層圖形庫。軟件總體模塊中各單元之間的相互連接關(guān)系是：通過輸入/輸出單元讀入音視頻信息數(shù)據(jù)，用戶界面單元在接收到播放信息指令后，調(diào)用插件模塊相應(yīng)的函數(shù)，產(chǎn)生相應(yīng)的信號，調(diào)用Mplayer完成對多媒體文件的解碼，完成解碼之后將數(shù)據(jù)送到I/O模塊輸出。
3.3控制流程設(shè)計主程序設(shè)計流程如圖5所示。當(dāng)從菜單項打開視頻文件時會觸發(fā)triggered（）信號，執(zhí)行slotopen（）槽函數(shù)，調(diào)用Qfiledialog的getOpenFileName（）函數(shù)從對話框中選擇要播放的視頻文件。系統(tǒng)首先判斷文件格式是否為*.avi格式，如果是，則創(chuàng)建一個Qprocess進(jìn)程，通過該進(jìn)程調(diào)用Mplayer后臺對視頻文件進(jìn)行播放，并在指定區(qū)域進(jìn)行輸出顯示。
4交互式圖形界面設(shè)計
QImage類提供了一種與硬件訪問無關(guān)的圖片存儲方式。QPainter則主要用來完成繪圖事件。QPushButton提供了圖形用戶界面最長用到的命令按鈕部件。此GUI交互界面利用QtDesigner以QMainWindow類為基礎(chǔ)設(shè)計了主框架，包括菜單欄以及狀態(tài)欄等；同時，以QWidget類為基礎(chǔ)創(chuàng)建了一個對視頻播放進(jìn)行控制的插件接口，并通過合理的布局與主窗體組合在一起。
5播放系統(tǒng)測試在指定目錄打開
avi格式視頻文件，運(yùn)行效果如圖7所示。在播放過程中，通過狀態(tài)欄實(shí)時顯示當(dāng)前視頻文件的播放時間。通過界面下方的按鈕對播放器的播放過程進(jìn)行音量調(diào)節(jié)、暫停、快進(jìn)、快退、停止等控制，基本達(dá)到了預(yù)期的效果。打開視頻文件時，終端開始輸出文件的加載路徑，開始讀取并輸出ANS_TIME_POSITION（視頻播放時間）參數(shù)值，在Qt與Mplayer之間完成了通信。當(dāng)在控制臺實(shí)施各種控制操作時，在終端輸出執(zhí)行的操作動作并發(fā)送該信號，調(diào)用相應(yīng)的槽函數(shù)完成對視頻播放的控制動作。以上是在主機(jī)上運(yùn)行播放程序執(zhí)行播放控制的過程。在主機(jī)上運(yùn)行的Qt程序是基于X結(jié)構(gòu)的，而在實(shí)際的嵌入式開發(fā)中，需要直接通過FrameBuffer進(jìn)行顯示。由于條件限制及其他因素，通過qvfb模擬程序在嵌入式開發(fā)板中運(yùn)行的情況，如圖8所示。從圖8中可以看出，在qvfb中運(yùn)行該程序時，菜單項的中文顯示出現(xiàn)了方塊型的亂碼，這說明菜單項已經(jīng)得到了識別，只是qtopia中缺少相應(yīng)的中文字體庫，在默認(rèn)的情況下，qvfb會調(diào)用字體庫中的默認(rèn)字體，這樣在顯示中文時會出現(xiàn)如上問題?？梢栽诰W(wǎng)絡(luò)上下載相應(yīng)的中文字體庫并拷貝到Trolltech/Qtopiacoreopensource4.3.0/lib/fonts中。
6結(jié)論
2、一般的設(shè)備都支持MP3音頻格式，到網(wǎng)上搜索并下載MP3格式的音頻放入U盤當(dāng)中。
3、到汽車上，找到汽車的USB插口，將下載好歌曲的U盤插上USB接口，打開U盤播放器，播放U盤中的歌曲。
4、連接完成，設(shè)備識別U盤以后，需要在車上的多媒體播放器進(jìn)行選擇。
查看sd卡存儲內(nèi)容可以把SD卡放手機(jī)里，在文件管理里面打開查看，也可以把SD卡取下來，放到電腦上查看。
SD存儲卡是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備，由于它體積小、數(shù)據(jù)傳輸速度快、可熱插拔等優(yōu)良的特性，被廣泛地于便攜式裝置上使用，例如數(shù)碼相機(jī)、平板電腦和多媒體播放器等。
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電腦內(nèi)存卡。SD卡就是內(nèi)存卡，其是一種建立在半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備，其特點(diǎn)是體積小、數(shù)據(jù)傳輸速度快、可熱插拔等優(yōu)良等，SD卡被普遍地于便攜式裝置上使用，比如有數(shù)碼相機(jī)，個人數(shù)碼助理和多媒體播放器等。
SD卡的主要引腳和功能描述如下：1、CLK。也就是時鐘信號，控制器或者 SD 卡在每個時鐘周期傳輸一個命令位或數(shù)據(jù)位，在 SD 總線的默認(rèn)速度模式下頻率可在0～25MHz 之間變化。
2、CMD。命令和響應(yīng)復(fù)用引腳，命令是由控制器發(fā)給 SD 卡，可以是從控制器到單個 SD 卡，也可以是到 SD 總線上所有卡。
3、DAT0～3。數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)可以從卡傳向控制器也可以從控制器傳向卡。
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1、要準(zhǔn)備好SD卡讀卡器，以及SD卡。把讀卡器插入到電腦上。
2、打開臺式機(jī)計算機(jī)，選擇內(nèi)存卡。
3、然后右鍵格式化，點(diǎn)擊這個開始。
4、點(diǎn)擊這個確定，然后看到正在把SD卡格式化。
找到藍(lán)牙按鍵，打開后，把手機(jī)的藍(lán)牙打開，開始搜索，查找信號以后，有的需要輸入密碼，密碼在車上的藍(lán)牙顯示屏能看到，輸入后可以顯示配對成功。密碼一般是0000或者1234。
車載藍(lán)牙(英文Bluetooth)系統(tǒng)中的藍(lán)牙技術(shù)是從手機(jī)的藍(lán)牙技術(shù)延續(xù)下來的，擁有相同的發(fā)射系統(tǒng)。手機(jī)藍(lán)牙連接成功后可進(jìn)行藍(lán)牙音樂和藍(lán)牙功能的使用，車載藍(lán)牙的功能就是自動辨識移動電話，不需要電纜或電話托架便可與手機(jī)聯(lián)機(jī)，車主可以不接觸手機(jī)，甚至是雙手保持在方向盤上，都可以控制手機(jī)，用語音指令控制接聽或撥打電話。也可以同步手機(jī)里面的多媒體播放器進(jìn)行音樂播放。
使用車載藍(lán)牙接聽電話的好處是：保證駕駛?cè)说男熊嚢踩?，通過藍(lán)牙對接，把開車時的電話轉(zhuǎn)移到車載免提電話上，從而避免了因用手機(jī)接聽造成的分神而導(dǎo)致事故的引發(fā)。
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【關(guān)鍵詞】小型無人機(jī) 客戶端 服務(wù)器端 同步
小型o人機(jī)作為靈活的高速空中飛行器，不僅在軍用、工業(yè)等方面具有一定的使用價值，而且在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也具有重要的使用價值，受到許多農(nóng)業(yè)部門及相關(guān)專家的高度重視。無人機(jī)實(shí)時傳輸高清視頻圖像到服務(wù)器端，可以有效的幫助科研人員獲取資源信息，制定研究方案。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計
本系統(tǒng)主要包括客戶端、服務(wù)端兩部分設(shè)計與開發(fā)。
（1）客戶端主要利用無人機(jī)完成高清視頻圖像的采集，然后經(jīng)過編碼壓縮后傳輸?shù)綗o人機(jī)遙控接收器。
（2）在網(wǎng)絡(luò)條件下，無人機(jī)遙控接收器通過對數(shù)據(jù)流進(jìn)行封裝后將其發(fā)送到指定的服務(wù)器端。
（3）服務(wù)器端通過多媒體播放器實(shí)時接收客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)包，并將其同步顯示。
2 技術(shù)方案
本系統(tǒng)的設(shè)計主要是基于大疆精靈4，主要包括：基于無人機(jī)數(shù)據(jù)采集的客戶端、同步顯示高清視頻圖像的服務(wù)器端。詳細(xì)的設(shè)計方法如下：
2.1 客戶端的設(shè)計與開發(fā)
（1）在大疆官網(wǎng)上進(jìn)行注冊，申請大疆.Android SDK密鑰（key）。
（2）通過DJICamera，調(diào)用CameraReceivedVideoDataCallback（）方法獲取實(shí)時傳輸?shù)囊曨l流。其回調(diào)函數(shù)返回的視頻流主要是H.264視頻編碼格式，H.264是目前最常用的視頻編碼格式之一，其具有高壓縮比的同時還擁有高質(zhì)量流暢的圖像，可以工作在實(shí)時通信應(yīng)用低延時模式下。
（3）利用InetAdddress封裝服務(wù)器主機(jī)端的IP地址。InetAdddress的實(shí)例對象包含以數(shù)字形式保存的IP地址（如：192.168.1.1），同時還可能包含主機(jī)名（如：）。InetAdddress類提供了將主機(jī)名解析為地址（或反之）的方法。
（4）創(chuàng)建DatagramSocket對象，DatagramSocket主要用于發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，它主要采用UDP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的傳輸。
（5）發(fā)送i幀，必須注意i幀iframeId 的獲取。例如iframeId = dji.midware.R.raw.iframe_1280x720_p4；
（6）利用DatagramPacket 封裝回調(diào)函數(shù)返回的視頻流，通過DatagramSocket發(fā)送封裝的數(shù)據(jù)。
2.2 服務(wù)器端的設(shè)計與開發(fā)
（1）安裝VLC media player，VLC多媒體播放器支持眾多音頻與視頻解碼器及相關(guān)格式。此處通過VLC接收客戶端發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)串流。
（2）配置VLC相關(guān)參數(shù)，第一步：打開VLC media player，點(diǎn)擊菜單欄“工具”選項中的“首選項”，點(diǎn)擊彈出界面左下角的“全部”單選按鈕，切換到“高級偏好設(shè)置”界面，點(diǎn)擊“輸入/編解碼器”下的“去復(fù)用器”選項，將其參數(shù)設(shè)置成“H264視頻去復(fù)用器”。第二步：點(diǎn)擊菜單欄“媒體”選項中的打開網(wǎng)絡(luò)串流，輸入網(wǎng)路URL（如：udp：@：9001），點(diǎn)擊播放按鈕，即可實(shí)時接收客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)。
3 無人機(jī)實(shí)時傳輸?shù)膽?yīng)用領(lǐng)域
結(jié)合研究領(lǐng)域--農(nóng)業(yè)信息化，下面主要介紹無人機(jī)實(shí)時傳輸在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用。
農(nóng)業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)中分布區(qū)域最廣泛、經(jīng)營項目最復(fù)雜、受自然條件和社會經(jīng)濟(jì)因素影響最大的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，通過利用無人機(jī)實(shí)時傳輸數(shù)據(jù)到服務(wù)器端能夠有效的解決農(nóng)業(yè)中的部分應(yīng)用問題，從而促使農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展。其部分應(yīng)用如下：
3.1 在區(qū)域土地規(guī)劃方面
傳統(tǒng)區(qū)域土地規(guī)劃工作一直處于人工階段，農(nóng)業(yè)科技人員，通過大量調(diào)查，得到關(guān)于土地規(guī)劃相關(guān)資料。部分區(qū)域由于受到地勢等主觀因素的影響，經(jīng)常會導(dǎo)致獲取的相關(guān)信息不準(zhǔn)確。利用小型無人機(jī)低空飛行獲取土地高分辨率圖像，這樣，保證了土地規(guī)劃方法的科學(xué)性、針對性和先進(jìn)性。
3.2 在區(qū)域農(nóng)業(yè)灌溉方面
由于小型無人機(jī)采用高分辨率數(shù)碼單反相機(jī)實(shí)時獲取圖像，可以利用Wi-FI將其圖像實(shí)時傳輸?shù)絇C或服務(wù)器端。通過相關(guān)軟件分析圖像數(shù)據(jù)，從而方便、準(zhǔn)確的測量灌溉實(shí)際作物的布局和面積，進(jìn)一步計算實(shí)際灌溉水需求量，從而正確的制定灌溉水分配方案。
3.3 在森林火災(zāi)方面
森林火災(zāi)是自然災(zāi)害之一，不僅會造成森林大面積燒毀、不少野生動物滅絕或處于瀕危，而且也會危機(jī)到廣大人民的生命安全。無人機(jī)能夠代替消防員人在火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行高空或者近距離的觀察，監(jiān)測，火勢蔓延情況，將其數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給消防中心。消防中心通過分析發(fā)送回的數(shù)據(jù)，能有效的組織消防人員抗災(zāi)。
3.4 其它農(nóng)業(yè)方面
可以廣泛用于農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測、農(nóng)作物生長情況監(jiān)測，作物生長環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)保險勘察等。
參考文獻(xiàn)
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（通訊作者：楊揚(yáng)）
作者簡介
宋飛（1989-），男，四川閬中市人，學(xué)生，云南師范大學(xué)信息學(xué)院在讀碩士，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)信息化。
楊揚(yáng)（1980-），男，云南省昆明市人。本文通訊作者，博士，云南師范大學(xué)信息學(xué)院講師，2007年獲得日本早稻田大學(xué)計算機(jī)碩士學(xué)位，2013年獲得新加坡國立大學(xué)NGS博士學(xué)位，主要研究方向醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)，地理空間信息技術(shù)，人體咀嚼系統(tǒng)。