基于嵌入式媒體播放器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

王棟財(cái)+梁隆愷+韓改寧+王凡+王煬

摘 要：在嵌入式系統(tǒng)中，多媒體的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛，因此，開(kāi)發(fā)一款功能齊全、便于跨平臺(tái)使用的媒體播放器得非常迫切。本文以嵌入式ARM9開(kāi)發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ)，利用開(kāi)源Linux系統(tǒng)和跨平臺(tái)Qt開(kāi)發(fā)工具。在音頻開(kāi)發(fā)中采用Qt提供的Phonon多媒體框架，讓?xiě)?yīng)用程序更易于開(kāi)發(fā)了；在視頻開(kāi)發(fā)中利用MPlayer作為其后端程序，加快了對(duì)媒體的處理速度。該播發(fā)器是以一個(gè)集音頻，視頻播放于一體的一款多媒體影音娛樂(lè)軟件。該軟件可以移植在汽車(chē)、飛機(jī)以及個(gè)人手持設(shè)備上使用。

關(guān)鍵詞：嵌入式；媒體播放器；ARM9；Linux；Qt

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

The Research and Development of Media Player Based on Embedded System

WANG Dongcai，LIANG Longkai，HAN Gaining，WANG Fan，WANG Yang

（Information Engineering Department Xianyang Normal Universty，Xianyang 712000，China）

Abstract：In embedded systems，the application of multimedia is becoming more and more widely，therefore，developing a complete function，easy to use cross-platform media player is very urgent.In this paper，based on embedded ARM9 development platform，using open source Linux system and Qt cross-platform development tools.In audio development program，using Phonon multimedia framework，in order to make applications easier to develop，and using MPlayer，in the video development，to accelerate the processing speed of the media.This is a collection of audio，video play in the integration of a multimedia entertainment software.The software can be transplanted in cars，planes，handheld devices，and personal to use.

Keywords：embedded；media player；ARM9；Linux；Qt

1 引言（Introduction）

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、媒體編碼技術(shù)和嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，用戶(hù)對(duì)媒體娛樂(lè)終端需求的不斷提高，嵌入式設(shè)備的不斷功能強(qiáng)大和逐漸成熟的市場(chǎng)，嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)越來(lái)越受到專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的重視。隨著MP4、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)電視、3G、4G通訊等相關(guān)技術(shù)的成熟，許多嵌入式產(chǎn)品中都包含媒體播放器，在未來(lái)幾年內(nèi)都將會(huì)得到快速發(fā)展。因此，基于嵌入式媒體播放器的開(kāi)發(fā)具有一定的實(shí)用價(jià)值。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)（System design）

本設(shè)計(jì)基于ARM9的S3C2410處理器為核心，采用LCD顯示技術(shù)及觸摸屏技術(shù)，利用Qt作為GUI來(lái)提供強(qiáng)大的用戶(hù)界面，實(shí)現(xiàn)嵌入式媒體播放器的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。

2.1 軟硬件平臺(tái)

根據(jù)對(duì)嵌入式視頻播放的分析，為了實(shí)現(xiàn)圖像顯示和音頻系統(tǒng)的功能，硬件選擇ARM9處理器，LCD顯示屏及常用的接口電路。

嵌入式音視頻系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，基于嵌入式Linux系統(tǒng)，利用Qt/Embedded用戶(hù)界面，調(diào)用Qt/Embedded提供的類(lèi)庫(kù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，該軟件功能包括音視頻文件的打開(kāi)、刪除、顯示等信息，并提供播放列表和播放控制窗口等。另外，利用幀緩沖數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，取消對(duì)硬件架構(gòu)的依賴(lài)，保證系統(tǒng)的可移植性。該媒體播放器屬于嵌入式系統(tǒng)上層應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)，占用Linux用戶(hù)空間區(qū)域，為應(yīng)用程序移植奠定基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 嵌入式軟硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Fig.1 Embedded hardware and software system structure

2.2 音頻接口模塊設(shè)計(jì)

該模塊主要利用Qt提供的Phonon多媒體框架，Phonon多媒體庫(kù)是由KDE的開(kāi)發(fā)人員建立的，其讓多媒體應(yīng)用程序更易于編寫(xiě)。Phonon有兩個(gè)窗口部件，通用多媒體API的前端和API提供實(shí)際多媒體服務(wù)的后端[1]。對(duì)于使用該模塊開(kāi)發(fā)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，必須在.pro文件加上QT+=phonon才能正常使用該P(yáng)honon庫(kù)。

Phonon模塊不支持對(duì)媒體流中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，但它能夠提供一種間接的方法來(lái)操作音頻流，即效果處理器。這些處理器屬于Phonon：：Effect類(lèi)，它們能被加載到源和匯點(diǎn)之間的路徑上，在此之間傳輸數(shù)據(jù)，可用的效果依賴(lài)于Phonon的后端，通過(guò)onon：：BackendCapabilities：：availableAudioEffects（）函數(shù)獲得，效果大致包括放大，立體全景圖中的媒體流定位，均衡補(bǔ)償和重采樣。

創(chuàng)建一個(gè)新的Phonon：：Effect實(shí)例，假設(shè)取得Phonon：：createPath（）方法返回Phonon：：Path指針，下來(lái)就可以使用它調(diào)用Phonon：：Path：：insertEffect（），并把剛剛創(chuàng)建的Phonon：：Effect實(shí)例傳給它。數(shù)據(jù)的傳遞通過(guò)匯點(diǎn)節(jié)點(diǎn)，它是數(shù)據(jù)最終傳遞的物理設(shè)備，比如聲卡、耳機(jī)或視頻設(shè)備，由Phonon：：AudioOutput媒體節(jié)點(diǎn)或者Phonon：：VideoPlayer以及類(lèi)似媒體節(jié)點(diǎn)的Phonon：：VideoWidget窗口部件來(lái)表示，如圖2所示。endprint

圖2 媒體物理流結(jié)構(gòu)

Fig.2 Media flow physical structure

2.3 視頻接口模塊設(shè)計(jì)

本模塊使用利用一個(gè)開(kāi)源的視頻播放器MPlayer作為其后端程序[2]。MPlayer具有良好的移植性，可以移植到許多非X86平臺(tái)上，MPlayer軟件包中含有針對(duì)ARM架構(gòu)的優(yōu)化代碼，這些代碼利用ARM的特性加快了對(duì)媒體的處理速度[3]。

在liunx系統(tǒng)下，利用Qt做一個(gè)應(yīng)用界面，包括：播放、停止、快進(jìn)、快退、上/下一曲等功能模塊；并通過(guò)交叉編譯器編譯應(yīng)用程序，然后移植到ARM平臺(tái)上。具體操作如下：使用popen（）來(lái)打開(kāi)Mplayer播放文件；利用process->write（“pause”）實(shí)現(xiàn)會(huì)暫停功能；最后利用connect（）函數(shù)連接信號(hào)與槽函數(shù)，實(shí)現(xiàn)視頻模塊設(shè)計(jì)。

3 嵌入式媒體播放器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（ Embedded media

player system）

對(duì)于嵌入式開(kāi)發(fā)，最終都要將做好的應(yīng)用程序下載到開(kāi)發(fā)板，然后再開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行應(yīng)用程序，這樣就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)開(kāi)發(fā)的流程。

（1）開(kāi)發(fā)板環(huán)境配置

以博創(chuàng)科技UP-TECH 2410經(jīng)典平臺(tái)為基礎(chǔ)，移植LINUX 2.6.24系統(tǒng)具體過(guò)程如下：移植LINUX操作系統(tǒng)需要移植四個(gè)文件vivi、kernek、root和fs，這四個(gè)文件分別是：

Vivi—linux操作系統(tǒng)啟動(dòng)的bootloader；

ZImage—linux操作系統(tǒng)內(nèi)核；

root.cramfs—根文件系統(tǒng)；

yaffs.tar.bz2—應(yīng)用程序壓縮包；

具體移植操作可見(jiàn)文獻(xiàn)[4，5]。

（2）在上位機(jī)上編譯好可執(zhí)行文件，通過(guò)Qmake和make工具，本系統(tǒng)最終編譯的程序?yàn)閜roject。

（3）通過(guò)NFS服務(wù)或者U盤(pán)將生成的文件移植到開(kāi)發(fā)板上，當(dāng)然，開(kāi)發(fā)板上的環(huán)境已經(jīng)搭建好了，里面有所需要的庫(kù)文件。NFS服務(wù)這種方式比較慢，而用U盤(pán)的方式很快的。

（4）查看開(kāi)發(fā)板上環(huán)境變量的設(shè)置，環(huán)境變量設(shè)置非常重要，如果這個(gè)設(shè)置不正確，則應(yīng)用程序不能再開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行。通過(guò)命令：Vi/etc/profile

（5）運(yùn)行該程序：./ project -qws

運(yùn)行界面如圖3和圖4所示。

圖3 視頻模塊 圖4 音頻模塊

Fig.3 Video module Fig.4 Audio module

4 結(jié)論（Conclusion）

本設(shè)計(jì)以嵌入式Linux為操作系統(tǒng)，基于ARM9的平臺(tái)開(kāi)發(fā)，利用Qt進(jìn)行圖形界面設(shè)計(jì)，再通過(guò)相關(guān)環(huán)境配置及LCD和觸摸屏的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，使得開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序運(yùn)行在ARM9開(kāi)發(fā)板。該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供一定的思路，而且應(yīng)用程序移植性好，可廣泛應(yīng)用各類(lèi)嵌入式音視頻系統(tǒng)中。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 王建民，張宏壯.基于Qt的嵌入式媒體播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

[J].微計(jì)算機(jī)信息，2009，（4）：8-9.

[2] Kim J，et al.Efficient Metadata Management for Flash File

Systems.11th IEEE International Symposium on Object

Oriented Real- Time Distributed Computing，2008：535-540.

[3] 任亞飛，唐濤.基于嵌入式Linux的列控系統(tǒng)人機(jī)界面的實(shí)現(xiàn)

[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2005，（4）：23-26.

[4] 陳云鶴，徐晶.基于QT/Embedded的媒體播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)

現(xiàn)[J].微型電腦應(yīng)用，2006，8（22）：33-34；52.

[5] 馬勇，等.嵌入式多媒體播放器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].杭州電

子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，2（26）：60-63.

作者簡(jiǎn)介：

王棟財(cái)（1990-），男，學(xué)士.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng)用.

梁隆愷（1991-），男，學(xué)士，研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng)用.

韓改寧（1977-），女，碩士，講師.研究領(lǐng)域：嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，

智能機(jī)器人.

王 凡（1989-），男，學(xué)士.研究領(lǐng)域：軟件開(kāi)發(fā).

王 煬（1990-），男，學(xué)士.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng)用.endprint

圖2 媒體物理流結(jié)構(gòu)

Fig.2 Media flow physical structure

2.3 視頻接口模塊設(shè)計(jì)

本模塊使用利用一個(gè)開(kāi)源的視頻播放器MPlayer作為其后端程序[2]。MPlayer具有良好的移植性，可以移植到許多非X86平臺(tái)上，MPlayer軟件包中含有針對(duì)ARM架構(gòu)的優(yōu)化代碼，這些代碼利用ARM的特性加快了對(duì)媒體的處理速度[3]。

在liunx系統(tǒng)下，利用Qt做一個(gè)應(yīng)用界面，包括：播放、停止、快進(jìn)、快退、上/下一曲等功能模塊；并通過(guò)交叉編譯器編譯應(yīng)用程序，然后移植到ARM平臺(tái)上。具體操作如下：使用popen（）來(lái)打開(kāi)Mplayer播放文件；利用process->write（“pause”）實(shí)現(xiàn)會(huì)暫停功能；最后利用connect（）函數(shù)連接信號(hào)與槽函數(shù)，實(shí)現(xiàn)視頻模塊設(shè)計(jì)。

3 嵌入式媒體播放器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（ Embedded media

player system）

對(duì)于嵌入式開(kāi)發(fā)，最終都要將做好的應(yīng)用程序下載到開(kāi)發(fā)板，然后再開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行應(yīng)用程序，這樣就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)開(kāi)發(fā)的流程。

（1）開(kāi)發(fā)板環(huán)境配置

以博創(chuàng)科技UP-TECH 2410經(jīng)典平臺(tái)為基礎(chǔ)，移植LINUX 2.6.24系統(tǒng)具體過(guò)程如下：移植LINUX操作系統(tǒng)需要移植四個(gè)文件vivi、kernek、root和fs，這四個(gè)文件分別是：

Vivi—linux操作系統(tǒng)啟動(dòng)的bootloader；

ZImage—linux操作系統(tǒng)內(nèi)核；

root.cramfs—根文件系統(tǒng)；

yaffs.tar.bz2—應(yīng)用程序壓縮包；

具體移植操作可見(jiàn)文獻(xiàn)[4，5]。

（2）在上位機(jī)上編譯好可執(zhí)行文件，通過(guò)Qmake和make工具，本系統(tǒng)最終編譯的程序?yàn)閜roject。

（3）通過(guò)NFS服務(wù)或者U盤(pán)將生成的文件移植到開(kāi)發(fā)板上，當(dāng)然，開(kāi)發(fā)板上的環(huán)境已經(jīng)搭建好了，里面有所需要的庫(kù)文件。NFS服務(wù)這種方式比較慢，而用U盤(pán)的方式很快的。

（4）查看開(kāi)發(fā)板上環(huán)境變量的設(shè)置，環(huán)境變量設(shè)置非常重要，如果這個(gè)設(shè)置不正確，則應(yīng)用程序不能再開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行。通過(guò)命令：Vi/etc/profile

（5）運(yùn)行該程序：./ project -qws

運(yùn)行界面如圖3和圖4所示。

圖3 視頻模塊 圖4 音頻模塊

Fig.3 Video module Fig.4 Audio module

4 結(jié)論（Conclusion）

本設(shè)計(jì)以嵌入式Linux為操作系統(tǒng)，基于ARM9的平臺(tái)開(kāi)發(fā)，利用Qt進(jìn)行圖形界面設(shè)計(jì)，再通過(guò)相關(guān)環(huán)境配置及LCD和觸摸屏的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，使得開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序運(yùn)行在ARM9開(kāi)發(fā)板。該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供一定的思路，而且應(yīng)用程序移植性好，可廣泛應(yīng)用各類(lèi)嵌入式音視頻系統(tǒng)中。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 王建民，張宏壯.基于Qt的嵌入式媒體播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

[J].微計(jì)算機(jī)信息，2009，（4）：8-9.

[2] Kim J，et al.Efficient Metadata Management for Flash File

Systems.11th IEEE International Symposium on Object

Oriented Real- Time Distributed Computing，2008：535-540.

[3] 任亞飛，唐濤.基于嵌入式Linux的列控系統(tǒng)人機(jī)界面的實(shí)現(xiàn)

[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2005，（4）：23-26.

[4] 陳云鶴，徐晶.基于QT/Embedded的媒體播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)

現(xiàn)[J].微型電腦應(yīng)用，2006，8（22）：33-34；52.

[5] 馬勇，等.嵌入式多媒體播放器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].杭州電

子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，2（26）：60-63.

作者簡(jiǎn)介：

王棟財(cái)（1990-），男，學(xué)士.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng)用.

梁隆愷（1991-），男，學(xué)士，研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng)用.

韓改寧（1977-），女，碩士，講師.研究領(lǐng)域：嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，

智能機(jī)器人.

王 凡（1989-），男，學(xué)士.研究領(lǐng)域：軟件開(kāi)發(fā).

王 煬（1990-），男，學(xué)士.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng)用.endprint

圖2 媒體物理流結(jié)構(gòu)

Fig.2 Media flow physical structure

2.3 視頻接口模塊設(shè)計(jì)

本模塊使用利用一個(gè)開(kāi)源的視頻播放器MPlayer作為其后端程序[2]。MPlayer具有良好的移植性，可以移植到許多非X86平臺(tái)上，MPlayer軟件包中含有針對(duì)ARM架構(gòu)的優(yōu)化代碼，這些代碼利用ARM的特性加快了對(duì)媒體的處理速度[3]。

在liunx系統(tǒng)下，利用Qt做一個(gè)應(yīng)用界面，包括：播放、停止、快進(jìn)、快退、上/下一曲等功能模塊；并通過(guò)交叉編譯器編譯應(yīng)用程序，然后移植到ARM平臺(tái)上。具體操作如下：使用popen（）來(lái)打開(kāi)Mplayer播放文件；利用process->write（“pause”）實(shí)現(xiàn)會(huì)暫停功能；最后利用connect（）函數(shù)連接信號(hào)與槽函數(shù)，實(shí)現(xiàn)視頻模塊設(shè)計(jì)。

3 嵌入式媒體播放器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)（ Embedded media

player system）

對(duì)于嵌入式開(kāi)發(fā)，最終都要將做好的應(yīng)用程序下載到開(kāi)發(fā)板，然后再開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行應(yīng)用程序，這樣就實(shí)現(xiàn)了整個(gè)開(kāi)發(fā)的流程。

（1）開(kāi)發(fā)板環(huán)境配置

以博創(chuàng)科技UP-TECH 2410經(jīng)典平臺(tái)為基礎(chǔ)，移植LINUX 2.6.24系統(tǒng)具體過(guò)程如下：移植LINUX操作系統(tǒng)需要移植四個(gè)文件vivi、kernek、root和fs，這四個(gè)文件分別是：

Vivi—linux操作系統(tǒng)啟動(dòng)的bootloader；

ZImage—linux操作系統(tǒng)內(nèi)核；

root.cramfs—根文件系統(tǒng)；

yaffs.tar.bz2—應(yīng)用程序壓縮包；

具體移植操作可見(jiàn)文獻(xiàn)[4，5]。

（2）在上位機(jī)上編譯好可執(zhí)行文件，通過(guò)Qmake和make工具，本系統(tǒng)最終編譯的程序?yàn)閜roject。

（3）通過(guò)NFS服務(wù)或者U盤(pán)將生成的文件移植到開(kāi)發(fā)板上，當(dāng)然，開(kāi)發(fā)板上的環(huán)境已經(jīng)搭建好了，里面有所需要的庫(kù)文件。NFS服務(wù)這種方式比較慢，而用U盤(pán)的方式很快的。

（4）查看開(kāi)發(fā)板上環(huán)境變量的設(shè)置，環(huán)境變量設(shè)置非常重要，如果這個(gè)設(shè)置不正確，則應(yīng)用程序不能再開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行。通過(guò)命令：Vi/etc/profile

（5）運(yùn)行該程序：./ project -qws

運(yùn)行界面如圖3和圖4所示。

圖3 視頻模塊 圖4 音頻模塊

Fig.3 Video module Fig.4 Audio module

4 結(jié)論（Conclusion）

本設(shè)計(jì)以嵌入式Linux為操作系統(tǒng)，基于ARM9的平臺(tái)開(kāi)發(fā)，利用Qt進(jìn)行圖形界面設(shè)計(jì)，再通過(guò)相關(guān)環(huán)境配置及LCD和觸摸屏的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，使得開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序運(yùn)行在ARM9開(kāi)發(fā)板。該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供一定的思路，而且應(yīng)用程序移植性好，可廣泛應(yīng)用各類(lèi)嵌入式音視頻系統(tǒng)中。

參考文獻(xiàn)（References）

[1] 王建民，張宏壯.基于Qt的嵌入式媒體播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

[J].微計(jì)算機(jī)信息，2009，（4）：8-9.

[2] Kim J，et al.Efficient Metadata Management for Flash File

Systems.11th IEEE International Symposium on Object

Oriented Real- Time Distributed Computing，2008：535-540.

[3] 任亞飛，唐濤.基于嵌入式Linux的列控系統(tǒng)人機(jī)界面的實(shí)現(xiàn)

[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2005，（4）：23-26.

[4] 陳云鶴，徐晶.基于QT/Embedded的媒體播放器的設(shè)計(jì)與實(shí)

現(xiàn)[J].微型電腦應(yīng)用，2006，8（22）：33-34；52.

[5] 馬勇，等.嵌入式多媒體播放器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].杭州電

子科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，2（26）：60-63.

作者簡(jiǎn)介：

王棟財(cái)（1990-），男，學(xué)士.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng)用.

梁隆愷（1991-），男，學(xué)士，研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng)用.

韓改寧（1977-），女，碩士，講師.研究領(lǐng)域：嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，

智能機(jī)器人.

王 凡（1989-），男，學(xué)士.研究領(lǐng)域：軟件開(kāi)發(fā).

王 煬（1990-），男，學(xué)士.研究領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)應(yīng)用.endprint