完整版基于ARM的Mplayer播放器的移植毕业设计.docx

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完整版基于ARM的Mplayer播放器的移植毕业设计

基于ARM的Mplayer播放器的移植

摘要

目前市场上媒体播放器款式层出不穷。

从原先只能用于欣赏音乐的MP3，至今已经发展成能够播放多种视频，音频格式的MP4，MP5等多功能媒体播放器。

嵌入式系统的官方定义是"以应用为中心、软件硬件可裁剪的、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格综合性要求的专用计算机系统"。

其硬件以一个高性能的处理器（通常是32位处理器）为基础，软件以一个多任务操作系统为基础，非常适合完成MPlayer移植相关任务。

本次毕业设计任务就是以Linux嵌入式开发为主线，利用X86PC机与ARM2410s嵌入式平台开发多种播放格式的MPlayer。

本系统首先完成X86PC机Linux环境下MPlayer的实现，之后通过QT制作MPlayerGUI，完成MPlayer向ARM2410s嵌入式平台的移植和调试工作。

并且通过研究多种视频的文件格式，使MPlayer能够播放多种视频格式。

该毕业设计完成了任务书的要求。

关键词:

嵌入式；Linux；MPlayer；视频格式；QT

ABSTRACT

Thepresentmarkethasbeenseeingvariousdesignsofmediaplayersemergingoneafteranother.OriginatingfromMP3whichcanonlyservesforappreciatingmusic,themultifunctionalmediaplayersnowadayshavebeendevelopedintoMP4andMP5,whichcandisplaymanyvideoandaudioformats.Basedonthesoftware-hardwarecombinedmultimediaprocessing.Theofficialdefinitionforembeddedsystemisaapplication-centeredwaretailorablededicatedcomputersystemthatcancatertothestrictintegrativerequiresoftheapplicationsystemoffunction,reliability,cost,volumeandpowerdissipation.

ThegraduateprojectplanstodevelopMplayerwithvariousplayformatsusingtheembeddedplatformofX86PCmachineandARM2410S,withthedevelopmentofLinuxembeddedchipsasthemainline.Thesystemfirsthasaccomplishedplayer'simplementationofX86PCmachineundertheenvironmentofLinux,followedwhichMplayerGUIhasbeenconstructedtoachievethetransplantationanddebugfromMplayertoARM2410embeddedplatform.Meanwhile,Mplayerisdesignedtodisplayvariousvideoformatsthoughresearchonthefileformatsofvariousvideos.Thegraduateprojecthasaccomplishedalltherequiresoftheassignment.

Keywords:

embedded;Linux;videoformat;QT

第一章前言.................................................1

1.研究背景和意义...........................................1

2.嵌入式系统概述...........................................2

2.1嵌入式系统定义.........................................2

2.2嵌入式系统构架.........................................3

2.3嵌入式系统开发流程.....................................5

3.研究现状................................................7

3.1嵌入式系统发展现状.....................................7

3.2嵌入式移植研究现状.....................................8

3.3毕设系统研究现状.......................................9

第二章系统分析..........................................10

1.系统通用模型............................................10

2.系统主要任务和目标......................................11

2.1主要研究内容...........................................11

2.2主要目标...............................................11

3.系统结构分析.............................................12

3.1ARM-Linux端............................................12

3.2X86PC端................................................12

4.系统选用的开发工具.......................................12

4.1UP-NETARM2410-S嵌入式开发平台..........................12

4.2Linux操作系统..........................................14

4.3HEXEDIT..............................................16

4.4GCC编译器..............................................17

第三章系统概要设计.....................................21

1.总体设计................................................21

1.1系统体系结构........................................21

1.2基本设计概念........................................22

2.模块设计................................................25

2.1功能-模块对照表.....................................25

2.2各功能模块逻辑关系..................................26

第四章系统详细设计.....................................27

1.嵌入式开发环境的搭建....................................27

2.视频格式分析模块........................................28

2.1模块概述............................................28

2.2模块分析............................................28

3.MPlayer模块............................................36

3.1X86-MPlayer模块.....................................36

3.2ARM-MPlayer模块.....................................39

3.3MPlayer编译指令.....................................40

4.Gcc模块................................................42

4.1Gcc模块定义.........................................42

4.2ARM-Linux-gcc模块安装编译...........................43

5.MINICOM模块............................................44

5.1MINICOM定义.........................................44

5.2配置流程............................................44

6.内核烧录.................................................45

6.1内核介绍............................................45

6.2模块执行流程........................................45

7.GUI模块..............................................47

7.1模块概述............................................47

7.2QT环境搭建..........................................47

7.3插槽机制............................................49

7.4主要数据结构和服务方法..............................51

第五章系统测试............................................54

1.测试计划................................................54

1.1测试对象............................................54

1.2测试目标............................................54

1.3测试原则............................................55

1.4测试策略............................................56

2.测试过程................................................56

2.1模块测试............................................56

2.2模块集成测试........................................59

2.3系统测试............................................61

3.错误总结................................................62

3.1Mplayer移植错误分析.................................62

3.2内核声卡驱动BUG消除................................63

第六章结论.........................................67

1.本系统特色..............................................67

2.开发心得................................................67

参考文献......................................................70

第一章前言

1.研究背景和意义

随着科学技术的迅猛发展，人们的物质生活逐步得到改善，对精神层面的需求逐渐增强。

由于不满足于仅在家中欣赏电视提供的多媒体，便携的媒体播放器应运而生。

随着计算机和信息技术快速发展，人们对媒体播放器也提出了更加苛刻的要求。

比如更动听的音质，更多的视频音频支持格式，更加人性化的操作界面等等。

嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的专用计算机系统，不能独立于应用而自行发展，否则会失去市场。

嵌入式系统的核心部件即嵌入式微处理器的功耗、体积、成本、处理能力和电磁兼容性等均受应用要求的制约，这些方面也正是各个半导体厂商竞争的热点。

嵌入式系统的硬件、软件设计都必须精心考虑，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，只有如此才能在具体应用时在处理器的选择面前更具有行业竞争力。

嵌入式处理器必须针对其用户的需求，对芯片配置进行裁剪才能符合性能标准。

由于嵌入式系统和具体应用有机结合起来，才能广泛应用于各种行业。

如图1-1所示。

1-1嵌入式系统应用

多媒体技术的快速发展，在媒体播放方面独占鳌头的则是新兴的开源软件MPlayer。

MPlayer是Linux下最优秀的多媒体播放器之一，它的播放速度最快，支持的文件格式也最多，在X86PC机上运行很稳定，将其移植到精简指令集的嵌入式系统中去，是十分有价值的。

由于MPlayer其开源的特性，使得修改，定制一份具有针对性的MPlayer成为可能。

并随着MPlayer版本的提高，功能与稳定性的不断完善，使用MPlayer作为媒体播放器的产品将成为趋势。

由于开源软件免费的特性，使用MPlayer开发的产品将能够节省软件方面的成本。

因此，对于MPlayer移植的可行性的分析与实现，十分具有现实意义。

2.嵌入式系统概述

2.1嵌入式系统定义

目前嵌入式系统已经渗透到我们生活中的每个角落，其地位和价值已经不可取代。

嵌入式系统一个普遍被认同的定义是：

以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

可从几方面来理解嵌入式系统：

1、嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，它必须与具体应用相结合

才会更具有优势。

因此嵌入式系统具有很强的专用性，必须结合实际系统需求进行合理的裁减使用。

2、嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术、电子技术和各个行业具体应用相结合后的产物。

这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。

所以，介入嵌入式系统行业，必须有一个正确的定位。

3、嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。

目前嵌入式系统的核心往往是一个只有几K到几十K的微内核，需要根据实际的使用进行功能扩展或者裁减。

由于微内核的存在，使得这种扩展能够非常顺利的进行。

2.2嵌入式系统构架

一般而言，嵌入式系统的构架可以分成四个部分：

处理器、存储器、输入输出（I/O）和软件。

核心部件是嵌入式处理器。

嵌入式处理器是为了完成专门的应用而设计的特殊目的的处理器。

嵌入式处理器一般分成如下四类：

1、嵌入式微处理器（EmbeddedMicroProcessorUnit，EMPU）。

在通用计算机CPU的基础上，在工作温度、抗电磁干扰及可靠性等方面都做了各种增强。

在使用EMPU构建母板时，只保留和具体嵌入式应用相关的部件，可以大幅度减小系统体积和功耗。

嵌入式微处理器目前主要有AmI86/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS和ARM系列等。

2、嵌入式微控制器（MicroControllerUnit，MCU）。

将整个计算机系统都集成到一块芯片中，也可以称为单片机。

与微处理相比，微控制器的体积较小，成本也较低，但是灵活性、系统资源有限，而且很难进行扩展。

3、嵌入式DSP处理器（EmbeddedDigitalSignalProcessor，EDSP）。

DSP处理对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合与执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度较高。

4、嵌入式片上系统（SystemonChip，SOC）。

随着EDI的推广和VLSI设计的普及化及半导体工艺的迅速发展，在一块芯片里面可以实现复杂的系统。

SOC很大程度地减小了系统的体积和功耗，提高可靠性。

如图1-2所示：

图1-2嵌入式系统构架

在嵌入式系统中，为了有效地管理硬件资源以及多任务处理操作，在用户应用程序和嵌入式硬件之间加入了一层软件系统，称为嵌入式操作系统。

操作系统包括存储器管理、硬件设备管理、中断处理、任务间通信、任务调度以及定时器管理等软件模块。

嵌入式操作系统的引入，为用户应用程序的设计提供编程接口。

用户应用程序使用这些编程接口可以实现复杂的逻辑功能。

但是嵌入式操作系统本身需要一定的系统资源，而在嵌入式系统中，系统资源是有限的。

这就需要对嵌入式操作系统进行特别设计。

目前，应用比较广泛的嵌入式操作系统主要有:

C/OS-Ⅱ、uCLinux、ARM-Linux、VxWorks、pSOS、Nucleus、PlamOS、WindowsCE、EmbeddedLinux、ECOS、QNX、Lynx以及Symbian等。

2.3嵌入式系统开发流程

嵌入式系统开发采用生命周期的方法，整个过程可以分为：

1、需求分析阶段

2、设计阶段（包括硬件与软件的规格要求）

3、生成代码阶段（编程、测试和调试）

绝大多数软件开发都是基于native方式，在通用微机上进行本机编辑、本机编译、本机链接、本机调试、本机运行。

但嵌入式软件的开发都是在支持交叉编译的环境下进行，这是一套编译器、连接器和libc库等组成的集成开发环境。

宿主机上交叉编译、交叉调试，目标机上运行被调试程序。

如图1-3为流程说明图：

图1-3嵌入式软件开发流程

交叉编译，就是在一台电脑上生成能够在另外一台电脑上执行程序的代码。

除了兼容性扩展的优势之外，交叉编译还以下两个优点：

一是当目标系统对其可用的编译工具没有本地配置时，往往采用交叉编译来提供方便；二是当主机系统比目标系统要快得多，或者具有多得多的可用资源时，也会经常采用交叉编译的方法。

尤其是第二点非常重要，因为绝大部分嵌入式系统并没有能够编译生成可执行程序的能力，它们需要宿主机来帮助生成用来执行的代码程序。

本毕业设计系统建立交叉编译环境，利用可移植性强的C语言在宿主机上编辑并交叉编译MPlayer等一系列程序，再利用交叉编译调试工具链接生成可执行代码，最后向目标平台移植运行。

3.研究现状

3.1嵌入式系统发展现状

嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器，据不完全统计，全世界嵌入式处理器的品种已有上千种之多。

几十年来，各种4、8、16和32位的处理器在嵌入式系统中都有广泛应用。

嵌入式系统的处理器可以分为两大类：

一类是采用通用计算机的CPU为处理器，如X86系列；另一类为微控制器和DSP，微控制器具有单片化、体积小、功耗低、可靠性高、芯片上的外设资源丰富等特点，成为嵌入式系统的主流器件。

当前，嵌入式系统处理器的发展趋势主要采用32位嵌入式CPU，其主流系列有ARM（包括Intel公司的strongARM和XScale）、MIPS和SH三大系列。

嵌入式系统CPU的另一类型为DSP。

当前，DSP处理器的典型结构是单片化嵌入式DSP，如TI公司的TMS320系列；另一类是在通用CPU或单片系统中增加DSP协处理器，如Intel公司的MCS-296等。

还有一种类型是选用嵌入式单片系统SOC（SystemOnaChip）。

其中，特别要指出，RISC技术为计算机体系结构带来了一次重大的变革。

简单的、固定长度的、单周期执行指令的RISC计算系统，与传统、复杂、可变长度指令并行执行的CISC计算机系统相比较，在相同的条件下，RISC技术的速度快2~5倍，具有巨大的性价比优势。

RISC技术推动着计算机体系结构从封闭的CISC向开放的结构发展。

因此，世界上各大CPU芯片制造厂商争相开发生产RISC芯片，目前的典型结构为ARM系列、MIPS和SH32位字长，最高时钟速率可达600MHz。

多种嵌入式实时操作系统大都支持上述RISC处理器。

近几年嵌入式系统技术发展有以下几个显著的变化：

1、新的处理器越来越多。

一方面，嵌入式操作系统自身结构的设计更易于移植；另一方面，系统应能使用驱动程序开发与配置环境，造就一个新的BSP（板级支持包）和驱动程序结构，以适应微处理器的不断升级变化。

2、开放源码之风己波及嵌入式操作系统厂家。

越来越多的嵌入式操作系统厂家出售产品时，同时附加了源程序代码并含生产版税。

3、电信设备、控制系统要求的高可靠性，对嵌入式操作系统提出了新的要求。

各类通用机上使用的新技术、新观念正逐步移植到嵌入式系统中，如动态数据库、移动代理等。

4、主要由于人们对自由软件的渴望与嵌入式系统应用的定制性，要求提供系统源码层次上的支持，而嵌入式Linux适应了这一需求。

它具有开放源代码，系统内核小、效率高、内核网络结构完整等特点，裁减后的系统很适于如信息家电等嵌入式系统的开发。

5、嵌入式系统的多媒体化和网络化方向趋势，特别是嵌入式系统技术与Internet、无线网络等通讯手段的结合。

上述变化孕育嵌入式系统即将进入一个高速发展的新时期。

在不久的将来，嵌入式系统应用将越来越多样化。

它不仅仅局限于传统的控制领域，例如信息家电、工业、农业、商业、服务业等各行各业，而且将渗透到社会和家庭的各个角落。

嵌入式系统的未来将更加绚丽缤纷。

3.2嵌入式移植研究现状

目前，对嵌入式Linux系统的开发正在蓬勃兴起，并已形成了很大的市场。

除了一些传统的Li