1  引言

　　隨著通信技術的不斷發展， 高清應用的日益普及， 傳統的多媒體信息發布終端已不能滿足高清媒體的播放需求。針對現有技術存在的系統復雜， 成本較高， 播放質量差等不足， 本文介紹一種高清媒體信息發布終端設計方案， 該方案采用嵌入式平臺架構及硬件解碼技術， 支持多種音視頻及圖片格式， 能夠實現視頻、音頻、圖片和滾動字幕等多媒體信息的組合播放， 播放質量可達到卓越的高清電視品質。做為高清媒體發布系統的終端節點， 該系統在遠程中央控制系統管理和控制下， 可實現定時或即時的播放廣告、新聞、天氣預報、物業通知等信息， 在第一時間將最新鮮的資訊傳遞給受眾人群; 這種分眾化的傳播模式能夠細分受眾群體、區分受眾需求， 優化傳播過程， 提高受眾群體覆蓋的準確性， 從而達到傳播效果的最優化， 在樓宇電視、銀行、社區、車站、機場等廣告播放和信息發布市場擁有廣闊的應用前景。

　　2  硬件系統結構

　　本系統的主處理器選用S igma Designs公司的專業級的高清視頻解碼芯片EM8623L。該芯片同時集成了V ideo Decoder ( R ISC ) ， ARM， DSP 三顆芯片， 支持包括MPEG - 1 /2 /4 SD /HD、WMV9 SD /HD、D ivx、H 264、VC - 1等在內的多種視頻格式解碼， 音頻: MPEG - 1、Layer1 /2 /3(MP3)、AC - 3、AAC、PCM、WMA9等。內嵌的200MH z的ARM負責核心主控， 內存帶寬32位， 并最大支持256MB的DDR， 支持64MB的閃存擴展。32位DSP專門負責音頻處理， 16位R ISC 處理器負責視頻解碼。EM8623L 還具有2D 圖形引擎及IDE、DV I、PC I、U SB 等豐富接口支持。這款基于嵌入式架構和硬解碼的芯片解決方案在成本、功耗和效率上都能很好的滿足高清媒體播放終端設備需求。

　　本文所述的高清媒體信息發布終端硬件系統結構主要包括: 高清解碼芯片EM 8623L; 128MB SDRAM 和8MB 閃存; 網絡接口控制器; 前面板控制電路; 內置2 5英寸筆記本SATA 硬盤接口; 提供高清數字多媒體接口(HDM I)、高清晰視頻色差分量接口( YPbPr)、復合視頻信號接口(V IDEO)等視頻接口， 光纖數字音頻接口( S /PD IF)、同軸數字音頻接口( COAX IAL)、雙聲道立體聲音頻接口( R- AUD IO - L)等音頻接口。此外還提供了USB2 0接口， 可與外接移動存儲設備連接， 播放其中的影音資源， 并提供固件升級功能。

　　3  軟件設計

　　3.1  軟件架構設計

　　軟件系統根據嵌入式系統原理和多媒體信息發布應用需求進行設計， 系統架構如圖1， 主要由硬件驅動層， 實時操作系統層， 中間層和應用程序層組成。硬件驅動層是與硬件聯系最緊密的軟件層， 包括音視頻輸出接口、N IC、SATA控制器， USB2 0控制器、F lash、RS232和前面板/遙控器等的驅動， 以及和訪問硬件地址寄存器的API， 是系統穩定高效運行的重要基礎。設備驅動的加載可以隨著操作系統啟動時在內核中加載，也可以在操作系統起來之后， 單獨進行模塊加載， 具體可在內核編譯時進行驅動加載的設定， 使得內核大小的設定較為靈活， 方便根據F lash空間做出適當的調整。

圖1  系統軟件結構圖

　　實時操作系統是嵌入式設備軟件的核心部分。uC linux是針對嵌入式處理器特點設計的一種實時操作系統， 它繼承了標準L inux 強大的網絡功能和多任務管理功能， 支持多種文件系統， 提供標準豐富的API， 具有執行效率高、占用空間小、可擴展性強和良好的可移植性等優點。除此， 他還專為無MMU 的處理器設計， 并對L inux 內存管理和進程管理進行了改寫， 滿足無MMU 處理器的開發要求。由于EM8623L是一款沒有MMU 的處理器， 因此本系統采用uC linux 作為操作系統內核。

　　中間層包括私有協議棧模塊， PPPOE ( Po int- to- po intpro tocol over E thernet)模塊， 音視頻解碼模塊和2D圖形加速器模塊。這些模塊處在實時操作系統層和應用程序層之間，向上提供API接口供應用程序調用， 向下通過實時操作系統實現API接口函數到硬件驅動層的映射。私用協議棧模塊是一種基于UDP的私有可靠的數據報協議， 為支持遠程大數據量下載而自主設計的。該協議棧可根據不同的網絡丟包率采取自適應重發、補發等容錯機制， 克服了UDP協議數據傳輸的不可靠性。在網絡丟包率較高的網絡環境中能表現出較為強勁的數據接收能力， 較好的滿足了大數據量高清媒體的高速可靠下載任務， 有效數據下載率可達現有帶寬的80%以上。PPPOE模塊支持系統ADSL網絡接入功能， 通過將開源的標準L inux上的PPPOE代碼移植到嵌入式uC linux 內核實現。音視頻解碼模塊是Sigma Designs開發的一個完整的文件播放器， 用于播放EM86231硬解碼支持的多標準音視頻文件和先進的顯示處理功能(支持HDM I/YPbPr/AV 等視頻輸出和S /PDIF， 雙聲道等音頻輸出)。2D圖形加速器支持高速OSD和GU I，為高清晰度顯示器提供高質量的圖像。

　　應用程序層處于軟件系統的最頂層， 實現系統應用軟件的主體功能， 主要包括遙控器接收處理， 圖形用戶界面顯示， 高清媒體文件本地下載， 網絡在線升級， 系統登陸遠程服務器的注冊認證， 視頻/音頻/圖片/飛字等的分時控制播放和組合播放等。

　　3.2  系統任務設計

　　針對高清媒體信息發布所要求的準確性， 實時性和和即時性， 本系統主要設計了四個系統任務， 分別是: 主控任務、計時線程、網絡任務線程和飛字播放線程。主控任務主要負責各任務調度， 監控服務器對主窗口和飛字窗口發出的控制命令(如暫停， 快進， 快退， 停止， 繼續等操作) ， 以及根據下載到本地硬盤的各種節目制作單播放相應的媒體節目， 可以實現順序播放， 插播控制，按時間播控和手動播放等。網絡任務線程包括控制信息收發線程和數據下載線程。控制信息收發線程和數據線程完成高清媒體文件的遠程下載和本地存儲， 控制信息收發線程主要負責協議的握手， 即協議信息發起端在200ms內未等到約定協議信息的到達， 便判定信息超時并進行重發; 數據線程主要負責網絡推送的媒體文件的本地下載和存儲。

　　計時線程主要負責獲得當前的系統時間， 然后把系統時間與本地時間控制列表中每條記錄的播放時間、插播控制列表的每條記錄的播放時間進行比較， 如果有記錄的播放時間到， 則進行相應的播放處理， 播放處理分為主窗口和飛字窗口。飛字播放線程實現根據飛字循環播放列表， 飛字插播列表， 飛字時間控制列表中的節目順序進行相應的飛字播放操作。系統整體工作流程具體步驟如下：

　　( 1)啟動bootloader， 進行必要的硬件初始化;

　　( 2)從flash中啟動rom fs;

　　( 3)判斷是否啟動成功， 如果成功的話， 接下來解壓app bin g z， 進行內核的初始化， 加載相應的設備驅動， 啟動上層的應用程序。

　　( 4) 如果不成功則從硬盤中讀取rom fs b in， 并寫入ROM 中， 并重復進行( 3) 操作;

　　( 5)讀取flash中默認的配置參數并設置相應的參數;

　　( 6)啟動DHCP， 獲取I P地址、網關、DNS 服務器IP、子網掩碼等;

　　( 7)啟動網絡線程任務， 進行終端與服務器的對接， 注冊認證; 媒體數據下載等; 如果與服務器連接成功， 則同步終端系統時間;

　　( 8)啟動主控任務， 按照播放優先級播放指定播出列表節目。主控任務流程圖如圖2所示。

圖2 主控任務流程

　　4  結束語

　　本文設計了一個基于EM8623L的高清媒體發布終端， 具有低功耗， 結構緊湊， 高穩定性等特點。支持高效可靠的高清媒體節目本地下載; 支持順序播放、即時播放和定時播放功能; 支持幾乎所有高清視頻媒體的流暢播放; 能夠實現視頻、音頻、圖片和滾動字幕等多媒體信息的組合播放; 并接受前端控制系統的實時監控; 具有多種音視頻輸出接口， 支持1080P純高清顯示。目前結合前端控制系統在銀行， 機場等場所已經得到廣泛推廣和應用。