基于Android的嵌入式音频系统.doc
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1、基于Android的嵌入式音频系统摘要Android一词的本义指“机器人”,同时也是Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平台的开源手机操作系统的名称,该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成,号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。本课题设计了一个基于Android的嵌入式音频系统。该系统主要实现了音频的采集、存储、播放和传输。采集是通过SD卡中所拥有的声音或者Android自带的麦克风进行声音采集;处理是在音频的采集过程中对音频所采集到的声音编码的方式的规定;存储是对已采集处理完成的音频的保存;播放是实现对音频的开始播放、暂停、继续,重播、停止功能;传输
2、是将播放音频的位置传递给播放器进行播放;传输是指开发板与PC之间的音频文件传送。系统硬件平台采用飞凌OK6410开发板,软件平台采用android操作系统。论文对嵌入式系统进行了较详细的介绍,阐述了OK6410开发板的结构和特性,分析了android操作系统的原理,研究了音频系统的应用开发过程,描述了android开发环境建立方法,并设计实现了音频采集、存储、处理、播放和传输的功能。关键词:android、嵌入式系统、音频系统、飞凌OK6410Abstract The word Android meaning refers to the robot, Also Google announced
3、 on November 5, 2007 that the Linux platform based on open source mobile phone operating system name, the platform by the operating system, middleware, user interface and application software, which is the first for the mobile terminal to create a truly open and complete mobile software. The subject
4、 of a design based on the Android embedded audio system. The system is mainly to achieve the audio collection, storage, and broadcast transmission. Acquisition by the SD card with voice or Android built-in microphone sound collection; processing is in the audio during acquisition of audio collected
5、voice coding rules; storage is on acquisition and processing complete audio preservation; play is to realize the audio play, pause, continue, the replay, stop function; transmission is the audio playing position is passed to the player for playing; transmission refers to the development board audio
6、file transfer between PC and. The system hardware platform by filling the OK6410 development board, software platform based on the Android operating system. Research on embedded system in detail, describes the OK6410development board structure and characteristics, analysis of the Android operating s
7、ystem principle, studies the audio system development process, described in the Android development environment to establish methods, design and realize the audio collection, storage, processing, and broadcast transmission function. 翻译结果重试抱歉,系统响应超时,请稍后再试 支持中英、中日在线互译 支持网页翻译,在输入框输入网页地址即可 提供一键清空、复制功能、支
8、持双语对照查看,使您体验更加流畅Key Words:android、Embedded system、Audio system、ForlinxOK6410目录1.绪论31.1当前市场需求分析31.2 android操作系统简介31.3嵌入式音频系统概述42.嵌入式音频系统总体设计42.1音频嵌入式系统总体设计42.2嵌入式系统的概念62.2.1嵌入式系统的定义62.2.2嵌入式系统的特点62.2.3嵌入式系统的历史62.2.4嵌入式系统的组成73.音频系统的硬件设计73.1音频系统硬件设计框架73.2 OK6410开发板硬件结构83.3ARM简介103.4 S3C6410处理器特性103.5WM
9、9714L音频芯片124.音频系统软件开发134.1音频系统软件开发流程134.2 android操作系统原理134.2.1 android定义134.2.2 android的发展历史134.2.3 android的应用开发前景144.2.4 android应用开发工具144.3音频系统软件开发方法144.3.1创建个人audioplay144.3.2播放组件定义164.3.3软件布局设计164.3.4src文件编程设计16 4.3.5模拟仿真164.4音频系统相关流程与程序175.音频系统集成与测试205.1需要的PC环境和软硬件205.2集成开发环境下载205.3集成开发环境安装205.3
10、.1java jdk的安装205.3.2 eclipse安装20 5.3.3 android sdk安装21 5.3.4 驱动usb安装215.4音频程序加载方法22 5.4,1编译程序步骤22 5.4.2程序放到开发板方法. 225.5音频系统测试225.5.1模拟器仿真方法225.5.2测试结果23结论25致谢26参考文献26附件271.绪论1.1当前市场需求分析随着计算机技术、电子技术和通信技术的迅猛发展,嵌入式系统已经成为最热门、最有前途的IT应用领域之一,成为通讯和消费产品的共同发展方向。它广泛应用在人们工作生活的各个方面,几乎包括了所有的电器设备,如电视机顶盒、手机、数码相机、汽车
11、、电梯、空调、微波炉、工业自动化设备和医疗仪器等等。在嵌入式技术快速发展的同时,嵌入式音频设备已然成为当今人类生活中的热点。从个人消费级的MP3、MP4、音乐手机、车载音频系统到专业级需求的如百货公司、酒店、机场、播音电台等大型场合的广播系统,嵌入式音频设备正发挥着重要的作用。当前,嵌入式音频设备正向着播出品质更加专业化、功能更加全面化、操作更加人性化、体积更加小型化、兼容网络化播出的方向发展,并且兼具嵌入式设备可定制性强、功耗低、性价比高的特点。可见音频系统领域的研究有着非常广阔的前景。在MP4、手机等消费类电子产品中,人们对于这些个人终端的要求早已不限于单纯通话和简单的文字处理,高质量的音
12、效和实时的音频定制更是当前发展的重要趋势。1.2 android操作系统简介Android一词的本义指“机器人”,同时也是Google于2007年11月5日宣布的基于Linux平台的开源手机操作系统的名称,该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成,号称是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件。目前,最新版本为Android 2.4 Gingerbread和Android 3.0 Honeycomb。 Android是基于Linux开放性内核的操作系统,是Google公司在2007年11月5日公布的手机操作系统。Android早期由原名为Android的公司开发,谷歌在2005年收
13、购Android.Inc后,继续对Android系统开发运营,它采用了软件堆层(software stack,又名软件叠层)的架构,主要分为三部分。底层Linux内核只提供基本功能,其他的应用软件则由各公司自行开发,部分程序以Java编写。2011年初数据显示,仅正式上市两年的操作系统Android已经超越称霸十年的塞班系统,使之跃居全球最受欢迎的智能手机平台。现在,Android系统不但应用于智能手机,也在平板电脑市场急速扩张,在智能MP4方面也有较大发展。采用Android系统主要厂商包括台湾的HTC,(第一台谷歌的手机G1由HTC生产代工)美国摩托罗拉,SE等,中国大陆厂商如:魅族(M9
14、),华为、中兴、联想、蓝魔等。1.3嵌入式音频系统概述嵌入式音频系统广泛应用在GPS自动导航、PDA、3G手机等嵌入式领域,目前国内在这方面的研究较少。嵌入式音频系统是传统音频电路的延伸,可以运行操作系统和应用软件,操作更兼简单,产品功能更丰富,降低了成本,提高了性能。嵌入式音频系统同时具有嵌入式系统和音频系统俩个方面的特点。音频系统是多媒体应用的一个重要组成部分,受环境噪声和电源噪声的影响较大,对声音的控制比较复杂,所以在设计嵌入式音频系统的时候要充分考虑到所设计产品的工作环境和一些被告知的条件,除了将音频系统成功融入到系统设计中去之外,还要尽可能的表现出最佳的音响效果。基于Android的
15、嵌入式音频系统,拥有一个比较标准和健全的架构。从上层应用,java framework服务AudioMananger,本地服务Audio Flinger,抽象层AlsaHAL,本地库,再调用external的Alsa-lib外部支持库,最后到底层驱动的codec,可谓五脏俱全。现在在嵌入式系统中,音频模块是大多数产品不可或缺的一部分。本文的主要工作就是研究基于android的嵌入式音频系统。系统硬件平台采用飞凌OK6410开发板,软件平台采用android操作系统。对嵌入式系统进行了较详细的介绍,阐述了OK6410开发板的结构和特性,分析了android操作系统的原理,研究了音频系统的应用开发
16、过程,描述了系统集成开发环境的建立方法,并设计实现了音频采集、存储、处理、播放和传输的功能。2.嵌入式音频系统总体设计2.1音频嵌入式系统总体设计1.总体设计流程图如下:图1.总体设计流程图系统需求分析:根据需求,确定音频系统所要完成的任务和所要达到的目标,最后制设计说明。体系结构设计:描述系统对硬件、软件的功能需求,以及包括这两方面的选型等。软硬件设计:根据体系结构设计,对软硬件进行详细设计,其中大部分都集中在软件设计上。系统集成:对系统的软件和硬件集成在一起进行综合调试,发现不足时实施改进。系统测试:对设计好的系统进行测试,检验系统是否满足设计目标。2.音频系统体系结构图如下:图2.系统物
17、理结构流程图音频编解码器Codec负责处理音频信息,包括ADC,DAC,Mixer,DSP,输入输出以及音量控制等所有与音频相关的功能。Codec与处理器之间通过I2C总线和数字音频接口DAI进行通信。I2C总线 - 实现对Codec寄存器数据的读写。DAI - 实现音频数据在CPU和Codec间的通信。本设计硬件平台的是基于ARM11内核的S3C6410处理器的OK6410开发板,软件开发平台选择了android操作平台,通过Java编译音频系统程序。2.2嵌入式系统的概念嵌入式系统早已广泛应用于各个领域,它是一个广义的概念,从总体上嵌入式系统可以分为硬件和软件俩部分。硬件一般由高性能的微处
18、理器和外围接口电路组成,软件一般由实时操作系统和其运行的应用软件构成,软件和硬件之间由中间层联系。嵌入式处理器是嵌入式系统的核心,它的类型很多,对嵌入式系统的研究,不仅需要了解基本概念、基本原理,还需要研究特定类型的微处理器。2.2.1嵌入式系统的定义嵌入式系统作为一项正在迅速发展中的、应用范围极为广泛的技术,由于观察和描述的角度不同,对于其定义有多重不同的提法。从嵌入式系统的基本特点出发,可以将嵌入式系统定义为:嵌入到对象系统中的专业计算机系统,其中的对象是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。目前在国内被普遍认同的定义是:嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础,软硬件均可裁剪,能满足应用系统
19、对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标要求严格的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成。2.2.2嵌入式系统的特点嵌入式系统虽然在定义上有不同的描述,但可以从这些定义中看出,嵌入式系统具有以下几个方面的特点:1.嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的;2.嵌入式系统功耗低、体积小、专用型强;3.嵌入式系统有较高的执行速度和高可靠性;4.嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,系统要精简,操作系统和应用软件集成在一起。5.对软件代码质量要求很高,应该尽最大可能避免死机的发生。6.嵌入式系统开发需要专门的开发工具和开发环境,一般采
20、用交叉编译环境。2.2.3嵌入式系统的历史嵌入式系统的发展历史悠久,经历了从简单的处理器到单板机、单片机、再到加载了操作系统的开发板这样一个过程。纵观嵌入式技术的发展,大致经历了以下3个阶段:第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统,同时具有检测、伺服、指示设备相配合的功能。这种系统大部分用于一些专业性极强的工业控制系统同中,一般没有操作系统的支持,通过汇编语言编程对系统进行直接控制,运行结束后清除内存。这一阶段系统的主要特点是:系统结构和功能都相对单一,处理效率较低,存储内容较小,几乎没有用户接口。这种嵌入式系统使用简便、价格很低,远远不能适应高效的、需要大容量存储介质的现代化工业控
21、制和新兴的信息家电领域的需求。第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为系统核心的嵌入式系统。这一阶段系统的主要特点是:CPU种类繁多,通用性比较弱;系统开销小,效率高;操作系统具有一定的兼容性和扩展性;应用软件较专业,用户界面不够友好;系统主要用来控制系统负载以及应用程序运行。第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。这一阶段系统的主要特点是:嵌入式操作系统能运行于各种不同类型的微处理器,兼容性好;操作系统内核精小、效率高,并且具有高度的模块化和扩展性;具备文件盒目录管理、设备支持、多任务、网络支持、图形窗口以及用户界面等功能;具有大量的应用程序接口,开发应用程序简单;嵌入式应用软
22、件丰富。2.2.4嵌入式系统的组成一个完整的嵌入式系统由硬件和软件俩部分组成,其中硬件系统又可分为嵌入式微处理器、存储器和I/O等嵌入式外部设备俩部分,软件系统又可分为嵌入式操作系统和嵌入式应用程序两部分,如图所示。嵌入式应用程序嵌入式软件嵌入式操作系统嵌入式硬件微处理器外设图3.嵌入式系统的组成结构目前基于各种嵌入式处理器的硬件平台已经有了比较成熟的技术,同时嵌入式操作系统屏蔽了底层硬件的复杂性,使得开发者通过操作系统提供的接口函数就可以完成大部分工作,因此大大简化了嵌入式系统的开发过程,使得嵌入式系统开发者可以从设计硬件的开发平台中解脱出来,将主要精力放在实现特定的应用程序上。3.音频系统
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