一種嵌入式終端多媒體播放的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于遠(yuǎn)程監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種嵌入式終端多媒體播放機，包括核心處理器擴(kuò)展板，核心處理器擴(kuò)展板上設(shè)置有處理器，以及與處理器相連接的存儲器，核心處理器擴(kuò)展板上連接有FPGA器件、緩存模塊、UART、以及以太網(wǎng)模塊，其中，緩存模塊與核心處理器擴(kuò)展板的LCD接口連接，緩存模塊的輸出端分成三路，第一路與FPGA器件輸入端連接，第二路與接入視頻D/A端口連接，第三路與LCD顯示器連接，UART上連接有GPRS模塊，以太網(wǎng)模塊上連接有無線網(wǎng)卡，實現(xiàn)了播放機通過GPRS在公交車運行過程中接收來自控制中心的實時信息進(jìn)行顯示。
【專利說明】一種嵌入式終端多媒體播放機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于遠(yuǎn)程監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種嵌入式終端多媒體播放機。

【背景技術(shù)】
[0002]應(yīng)用于公交車的多媒體發(fā)布系統(tǒng)是綜合考慮現(xiàn)在城市的發(fā)展?fàn)顩r和技術(shù)現(xiàn)狀提出的一種新穎的多媒體發(fā)布形式。在城市流動的公交車內(nèi)、外的電視廣播和平面圖像，一直是人們目光關(guān)注的焦點。在其它領(lǐng)域應(yīng)用的新的信息傳播方式，如LCD顯示器、LED字幕、LED顯示屏等正逐步取代傳統(tǒng)的車體彩繪、車內(nèi)平面廣告等形式，成為公交車上新的信息傳播方式。這些新的傳播媒介多以動態(tài)的視頻或字幕為內(nèi)容，生動活潑，信息量大，視覺效果好，有效的提高的信息傳播的速度和效果。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，提供一種功耗低，性能高的嵌入式終端多媒體播放機。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]包括核心處理器擴(kuò)展板，核心處理器擴(kuò)展板上設(shè)置有處理器，以及與處理器相連接的存儲器，核心處理器擴(kuò)展板上連接有FPGA器件、緩存模塊、UART,以及以太網(wǎng)模塊，其中，緩存模塊與核心處理器擴(kuò)展板的LCD接口連接，緩存模塊的輸出端分成三路，第一路與FPGA器件輸入端連接，第二路與接入視頻D/A端口連接，第三路與IXD顯示器連接，UART上連接有GPRS模塊，以太網(wǎng)模塊上連接有無線網(wǎng)卡。
[0006]所述處理器為ARM1176JZF-S內(nèi)核的核心處理器S3C6410。
[0007]所述FPGA 器件為 EP3C5F256C8。
[0008]所述FPGA器件上連接有用于圖像數(shù)據(jù)緩存的SDRAM模塊。
[0009]所述SDRAM模塊的芯片型號為HY57V643220DT-6。
[0010]所述存儲器包括Nor Flash和Nand Flash。
[0011]所述核心處理器擴(kuò)展板上設(shè)置有S-Video接口、TV OUT接口、以及USB接口，其中，S-Video接口和TV OUT接口與IXD顯示器連接。
[0012]所述USB接口為立式A型USB接口，支持USB1.1協(xié)議。
[0013]所述核心處理器擴(kuò)展板上連接有SD卡接口和MMC卡接口。
[0014]所述核心處理器擴(kuò)展板上設(shè)置有音頻輸出口。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0016]本實用新型提供了一種嵌入式終端多媒體播放機，通過與設(shè)置于核心處理器擴(kuò)展板上的處理器相連接的FPGA器件以及緩存模塊，實現(xiàn)了播放機通過GPRS在公交車運行過程中接收來自控制中心的實時信息進(jìn)行顯示；終端顯示設(shè)備包括公交車車內(nèi)安裝的液晶顯示器、LED電子顯示牌和車尾安裝的全彩LED顯示屏，三種顯示終端受車載終端多媒體播放機的驅(qū)動和控制，完成不同信息的顯示和發(fā)布。車內(nèi)的LED電子顯示牌用于公交車報站等通知顯示，IXD液晶顯示器和全彩LED顯示屏用于電視傳媒播放、公益宣傳、廣告運營。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本公交車的多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實用新型終端多媒體播放機系統(tǒng)框圖；
[0019]圖3為本實用新型S3C6410電路連接圖；
[0020]圖4為本實用新型NAND Flash電路連接圖；
[0021]圖5為本實用新型NOR Flash電路連接圖；
[0022]圖6為本實用新型6SD/MMC電路連接圖；
[0023]圖7為本實用新型IXD和VGA電路連接圖；
[0024]圖8為本實用新型8S_Video和TV OUT模塊接口連接圖；
[0025]圖9為本實用新型10/100M以太網(wǎng)電路連接圖；
[0026]圖10為本實用新型S3C6410與FPGA接口連接圖；
[0027]圖11為本實用新型FPGA與SDRAM接口連接圖；
[0028]圖12為本實用新型FPGA的PHY接口連接圖。

【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0030]如圖1所示，本實用新型提供了一種嵌入式終端多媒體播放機，包括核心處理器擴(kuò)展板，核心處理器擴(kuò)展板上設(shè)置有處理器，以及與處理器相連接的存儲器，核心處理器擴(kuò)展板上連接有FPGA器件、緩存模塊、UART、以及以太網(wǎng)模塊，其中，緩存模塊與核心處理器擴(kuò)展板的LCD接口連接，緩存模塊的輸出端分成三路，第一路與FPGA器件輸入端連接，第二路與接入視頻D/A端口連接，第三路與LCD顯示器連接，UART上連接有GPRS模塊，以太網(wǎng)模塊上連接有無線網(wǎng)卡，核心處理器擴(kuò)展板上還設(shè)置有S-Video接口、TV OUT接口、USB接口、SD卡接口、MMC卡接口以及音頻輸出口，其中，S-Video接口和TV OUT接口與IXD顯示器連接。
[0031]其中，處理器為三星公司基于ARM1176JZF-S內(nèi)核的核心處理器S3C6410，其是一個16/32位RISC微處理器，旨在提供一個具有成本效益、功耗低，性能高的多媒體應(yīng)用處理器。
[0032]FPGA器件采用ALTERA公司的Cyclone III系列的EP3C5F256C8。其包含有182個10、5136個LE、414Kbits的RAM、23個18位乘法器、2個PLL，整體資源十分豐富，性價比高，非常適合本應(yīng)用場合，系統(tǒng)的設(shè)計框圖如圖2。FPGA器件上連接有用于圖像數(shù)據(jù)緩存的SDRAM模塊，所述SDRAM模塊的芯片型號為HY57V643220DT-6，
[0033]為了保證S3C6410安全高效運轉(zhuǎn)，需要重點考慮其內(nèi)存、電源及時鐘等部分。S3C6410的內(nèi)存采用移動多媒體設(shè)備專用的DDR2，其體積小，性能高。電源部分針對S3C6410不同的電源需求單獨供電。外圍設(shè)備主要包括S3C6410的啟動Flash和其他接口設(shè)備。啟動Flash有NorFlash和NandFlash兩種。在外圍設(shè)備板上，設(shè)計存儲器接口 SD卡和MMC卡，通信接口以太網(wǎng)、UART、USB以及與FPGA進(jìn)行通信的SPI接口，音頻輸出口，S-Video, TV OUT，以及IXD接口。IXD接口是S3C6410的重要視頻接口，在本系統(tǒng)中將IXD接口加上Buffer (緩存)，然后分成三路:第一路接入視頻D/A，轉(zhuǎn)換為VGA信號；第二路接入FPGA,經(jīng)FPGA處理成LED顯示屏接口信號；第三路液晶接口接TFT IXD，方便調(diào)試。
[0034]本實用新型中GPRS采用RS232接口擴(kuò)展。另外可以通過USB 口擴(kuò)展3G和WLAN模塊。單色LED顯示牌采用RS232接口的控制器，以方便的與本系統(tǒng)對接。綜合以上分析，本設(shè)計方案很好的完成了系統(tǒng)的需求，同時具有兼容性、可擴(kuò)展性、低成本特點。
[0035]系統(tǒng)硬件設(shè)計:
[0036]S3C6410要良好工作，需保證其內(nèi)存、電源、時鐘等方面的需求。本系統(tǒng)采用128M的Mobile-DDR SDRAM作為CPU的內(nèi)存。在S3C6410電源控制邏輯中有多種電源管理方案，以保持對于一個給定的任務(wù)電力系統(tǒng)的最佳消耗。電源管理有四個模式:通用時鐘門控模式，空閑模式，停止模式和睡眠模式。S3C6410需要多個時鐘為系統(tǒng)不同的模塊提供時鐘源。核心板的設(shè)計如圖3所示。
[0037]DDR SDRAM 的設(shè)計:
[0038]S3C6410采用兩片總?cè)萘?28M的Mobile-DDR SDRAM作為系統(tǒng)的內(nèi)存。設(shè)計時，如圖4所示，將內(nèi)存芯片的bank選擇信號BA[1:0]分配到地址線上，這樣兩片DDR組成的128M空間就可以統(tǒng)一編址訪問。
[0039]系統(tǒng)時鐘設(shè)計
[0040]S3C6410內(nèi)部不同的部分采用不同的時鐘，分別是系統(tǒng)時鐘12MHz，顯示控制時鐘27MHz, USB OTG的片上PHY時鐘48MHz以及實時時鐘32.768MHz。
[0041]外圍設(shè)備NOR Flash和NAND Flash的設(shè)計:
[0042]本實用新型使用的Flash包括兩種:N0R Flash和NAND Flash。
[0043]其中，NAND Flash，用于存放內(nèi)核代碼、應(yīng)用程序、文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)資料，如圖4所示。NAND Flash可以作為啟動設(shè)備，啟動時，S3C6410處理器自動拷貝NAND Flash前8K字節(jié)代碼到S3C6410芯片內(nèi)部Stepping Stone空間運行，初始化配置后，跳轉(zhuǎn)到軟件內(nèi)核起始地址啟動軟件系統(tǒng)。NOR Flash設(shè)計如圖5所示。S3C6410芯片最大支持27條地址線(AO?A26)，其中A20?A26與DDR數(shù)據(jù)線(D20?D26)復(fù)用，由于設(shè)計DDR內(nèi)存為32位，因此NOR Flash地址線只有19條(Al?A19)可以使用，則該NOR Flash的尋址范圍為IMBytes。
[0044]UART 接口設(shè)計:
[0045]S3C6410 共有 4 路串口，其中 UARTO、UARTI 為 5 線串口，UART2、UART3 為 3 線串口。設(shè)計采用3片SP3232芯片，可以將4路串口信號轉(zhuǎn)換為RS-232電平，UARTO、UART2、UART3采用DB9接頭引出，UARTl使用IDClO引出，方便各種形式的串口設(shè)備擴(kuò)展。
[0046]USB 接口設(shè)計:
[0047]USB HOST接口，采用立式A型USB接口，支持USB1.1協(xié)議，可以連接U盤、鼠標(biāo)、鍵盤、3G網(wǎng)卡、無線網(wǎng)卡等外部USB設(shè)備。
[0048]USB OTG接口采用Mini USB A/B型接口，支持USB2.0協(xié)議，設(shè)計運行在高速(480Mbps)模式，從設(shè)備模式方便與P連通交互數(shù)據(jù)。
[0049]SD/MMC卡存儲器設(shè)計:
[0050]S3C6410具有SD/MMC卡控制器，支持SD Memory規(guī)格2.0協(xié)議和SD1規(guī)格1.0協(xié)議。作為SD Memory可以支持8G SD存儲卡；作為SD10，可以連接WIF1、GPS等模塊，其具體設(shè)計如圖6所示。
[0051]SD卡比較常用，與S3C6410的接口包括:4位數(shù)據(jù)線DATA[3:0]，一根時鐘線CLK，WP (Write Protect,寫保護(hù))和CD (Card Detect,卡檢測)。其中當(dāng)SD卡插入時CD將被拉低，若此時SD卡處于寫保護(hù)狀態(tài)，WP將被拉高。MMC卡與SD卡的接口類似，但有7根數(shù)據(jù)線。
[0052]LCD 和 VGA 接口 設(shè)計:
[0053]S3C6410的IXD控制器輸出有24根數(shù)據(jù)線，包括RGB各8根，行同步信號HSYNC，場同步信號VSYNC，時鐘信號VCLK，輸出使能信號VDEN。LCD接口可以直接驅(qū)動液晶，在D1分辨率(720*576)下可達(dá)到30fps。如圖7所示，本設(shè)計充分利用IXD接口，在信號經(jīng)過Buffer后，把信號接到視頻D/A轉(zhuǎn)換芯片SDA7123，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換成VGA接口信號，連接至DB15連接件。同時，把信號引入FPGA，經(jīng)FPGA進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等處理后送至全彩LED顯示屏接口顯示。
[0054]S-Video 和 TV OUT 接口設(shè)計
[0055]S3C6410內(nèi)部具有專用定標(biāo)器用作TV編碼器，支持彩色空間的轉(zhuǎn)換，從RGB到Y(jié)CbCr。本設(shè)計采用兩片視頻運放NJM2561設(shè)計S-Video和TV OUT接口，如圖8所示。
[0056]10/100M以太網(wǎng)接口，采用DM9000AE網(wǎng)卡芯片和HR911105A集變壓器為一體的RJ45連接器，作為播放機的網(wǎng)絡(luò)接口。DM9000AE中斷信號使用S3C6410處理器外部中斷EINT7信號。電路接口如圖9所示。
[0057]FPGA模塊的設(shè)計:
[0058]FPGA 與 S3C6410 的接口 設(shè)計:
[0059]FPGA與S3C6410之間的接口主要有三部分:數(shù)據(jù)接口、兩者之間的通信接口 SPI總線以及S3C6410加載FPGA的PS 口，如圖10所示。
[0060]S3C6410的IXD數(shù)據(jù)接口需要接入FPGA，經(jīng)FPGA的數(shù)據(jù)處理，作為LED顯示屏視頻源。
[0061]S3C6410與FPGA之間除了視頻數(shù)據(jù)傳輸以外，還需要通信，如狀態(tài)參數(shù)的傳遞、命令下發(fā)等。本系統(tǒng)利用S3C6410的自帶SPI接口與FPGA通信，F(xiàn)PGA內(nèi)部做SPI通信解析。
[0062]ALTERA公司的FPGA有三種加載方式:FPGA主動串行(AS)方式、FPGA被動串行(PS)方式、JTAG方式。在被動串行方式下，由系統(tǒng)中的其他智能設(shè)備發(fā)起并控制配置過程，在本設(shè)計中可以使用S3C6410的GP10模擬被動加載方式，這種配置方式的優(yōu)點是成本較低，方便系統(tǒng)升級。
[0063]通過設(shè)置EP3C5F256C8的模式選擇管腳MSEL0、MSEL1和MSEL2到低電平可以將FPGA設(shè)置到PS加載方式。本系統(tǒng)使用S3C6410模擬被動加載方式加載FPGA。
[0064]FPGA外圍電路
[0065]FPGA接收到IXD接口的視頻數(shù)據(jù)，需要對數(shù)據(jù)做處理和重新編碼，處理過程中使用到SDRAM作為圖像數(shù)據(jù)的緩存。系統(tǒng)所針對的顯示屏的分辨率為320X240，考慮到將來的擴(kuò)展性，對輸入的圖像數(shù)據(jù)截取512X512存入SDRAM。
[0066]這樣寫入SDRAM的數(shù)據(jù)率為512X512 X24bitX60Hz = 378Mbit/s，考慮到同時需要讀出，這樣需要對SDRAM的讀取訪問帶寬為755Mbit/s。一片32位的SDRAM運行在80MHz的最高訪問帶寬為32bitX80MHz = 2400Mbit/s，完全滿足本系統(tǒng)所需帶寬。本系統(tǒng)選用的SDRAM芯片為HY57V643220DT-6，該芯片分為4個BANK，每個BANK為1024行，每行256列存儲單元，每個存儲單元為32bit，總?cè)萘繛?4Mbit，最高操作時鐘為166MHz，具有可編程的數(shù)據(jù)爆發(fā)長度(1，2，4，8，全頁)，自刷新模式等特性。FPGA與SDRAM的接口如圖11。
[0067]10/100M PHY 接口設(shè)計
[0068]終端多媒體播放機與全彩LED顯示屏之間的通信介質(zhì)采用超五類網(wǎng)線，接口采用10/100M以太網(wǎng)物理層芯片。在本設(shè)計中采用REALTEL的物理層芯片(PHY)RTL820ICP。RTL820ICP支持對MAC 芯片的 Mil (Media Independent Interface)接口、全雙工、自動協(xié)商等功能。FPGA與RTL8201CP的接口設(shè)計如圖12。
[0069]FPGA通過MII接口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。MII接口分為發(fā)送和接收，各6根線:數(shù)據(jù)線各4根(TXD [3:0]和RXD [3:0]),時鐘各一根(TXC和RXC)，使能各一根(TXEN和RXDV)。FPGA根據(jù)IEEE 802.3u協(xié)議打包數(shù)據(jù)，發(fā)送至RTL8201后轉(zhuǎn)化成差分信號，經(jīng)變壓器電平轉(zhuǎn)換后輸出，輸出距離達(dá)100米。對于320X240分辨率應(yīng)用，實際需要的數(shù)據(jù)傳輸率為320X240X24bitX60Hz = lllMbit/s，需兩個 PHY 通道。
[0070]本實用新型應(yīng)用于公交車的多媒體發(fā)布系統(tǒng)系統(tǒng)，如圖1所示，該系統(tǒng)由控制中心、站場服務(wù)器、車載終端多媒體播放機以及終端顯示設(shè)備構(gòu)成。
[0071]控制中心實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制、多媒體信息的產(chǎn)生、存儲、傳輸、控制等功能。控制中心通過以太網(wǎng)與站場服務(wù)器連接進(jìn)行信息交互。站場服務(wù)器由高性能計算機和大功率網(wǎng)絡(luò)發(fā)射機組成，部署在公交車站場，通信范圍覆蓋站場公交車上的終端多媒體播放機，受控制中心的指令更新終端多媒體播放機的播放信息和播放列表，監(jiān)控終端多媒體播放機運行情況。公交車上信息發(fā)布系統(tǒng)由終端多媒體播放機和終端顯示設(shè)備組成，兩者協(xié)同工作，共同完成多媒體信息的接收和顯示、運行狀況信息上傳等工作。播放機能夠通過GPRS在公交車運行過程中接收來自控制中心的實時信息進(jìn)行顯示。終端顯示設(shè)備包括公交車車內(nèi)安裝的液晶顯示器、LED電子顯示牌和車尾安裝的全彩LED顯示屏，三種顯示終端受車載終端多媒體播放機的驅(qū)動和控制，完成不同信息的顯示和發(fā)布。車內(nèi)的LED電子顯示牌用于公交車報站等通知顯示，IXD液晶顯示器和全彩LED顯示屏用于電視傳媒播放、公益宣傳、廣告運營。
【權(quán)利要求】
1.一種嵌入式終端多媒體播放機，其特征在于:包括核心處理器擴(kuò)展板，核心處理器擴(kuò)展板上設(shè)置有處理器、以及與處理器相連接的存儲器，核心處理器擴(kuò)展板上連接有FPGA器件、緩存模塊、UART、以及以太網(wǎng)模塊，其中，緩存模塊與核心處理器擴(kuò)展板的IXD接口連接，緩存模塊的輸出端分成三路，第一路與FPGA器件輸入端連接，第二路與接入視頻D/A端口連接，第三路與IXD顯示器連接，UART上連接有GPRS模塊，以太網(wǎng)模塊上連接有無線網(wǎng)卡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式終端多媒體播放機，其特征在于，所述處理器為ARMl176JZF-S內(nèi)核的核心處理器S3C6410。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式終端多媒體播放機，其特征在于，所述FPGA器件為 EP3C5F256C8。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種嵌入式終端多媒體播放機，其特征在于，所述FPGA器件上連接有用于圖像數(shù)據(jù)緩存的SDRAM模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種嵌入式終端多媒體播放機，其特征在于，所述SDRAM模塊的芯片型號為HY57V643220DT-6。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式終端多媒體播放機，其特征在于，所述存儲器包括 Nor Flash 和 Nand Flash。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式終端多媒體播放機，其特征在于，所述核心處理器擴(kuò)展板上設(shè)置有S-Video接口、TV OUT接口、以及USB接口，其中，S-Video接口和TV OUT接口與IXD顯示器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種嵌入式終端多媒體播放機，其特征在于，所述USB接口為支持USB1.1協(xié)議的立式A型USB接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式終端多媒體播放機，其特征在于，所述核心處理器擴(kuò)展板上連接有SD卡接口和MMC卡接口。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種嵌入式終端多媒體播放機，其特征在于，所述核心處理器擴(kuò)展板上設(shè)置有音頻輸出口。
【文檔編號】H04N21/414GK204180214SQ201420662535
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月6日
【發(fā)明者】李秦君, 楊麗君, 楊萍, 兀旦暉 申請人:陜西科技大學(xué)