隨著微電子技術(shù),、超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，嵌入式微控制器" title="嵌入式微控制器">嵌入式微控制器技術(shù)已日趨成熟,。嵌入式技術(shù)不但在工控系統(tǒng),、智能儀表、檢測(cè)系統(tǒng),、測(cè)控單元等工業(yè)應(yīng)用中有杰出表現(xiàn),，而且越來越深入地應(yīng)用于各種消費(fèi)類電子產(chǎn)品中。
　　本文介紹的嵌入式多媒體導(dǎo)游系統(tǒng)，基于微控制器ET44M210芯片的控制,、計(jì)算能力及音頻處理模塊ET83X431和OLED影像顯示模塊ET52141的多媒體功能,，同時(shí)利用設(shè)備端與PC端的USB接口完成通信與影音下載傳輸，結(jié)合鍵盤輸入的人機(jī)界面,，整合各硬件模塊接口,，充分發(fā)揮各組件優(yōu)勢(shì)，完成了輔助導(dǎo)游功能的設(shè)計(jì)目標(biāo),，且開拓了其在多媒體數(shù)碼領(lǐng)域的應(yīng)用,。
1 系統(tǒng)整體硬件設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)原理
　　基于ET系列芯片的嵌入式多媒體導(dǎo)游系統(tǒng)由普通PC機(jī)、嵌入式微控制器(MCU),、音頻處理模塊,、OLED顯示模塊、Flash存儲(chǔ)單元,、鍵盤控制單元等組成,。其硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。PC機(jī)中的上位機(jī)" title="上位機(jī)">上位機(jī)程序負(fù)責(zé)USB接口的通信應(yīng)用,、原始影音資料的轉(zhuǎn)化處理,。MCU響應(yīng)鍵盤控制單元即時(shí)輸入的命令，完成與PC機(jī)中上位機(jī)程序的USB交互通信或PC機(jī)端影音文件的巨量下載傳輸,。設(shè)備端將載入的影音文件保存在Flash存儲(chǔ)單元中,，由鍵盤命令控制MCU完成影音數(shù)據(jù)向音頻處理模塊和OLED顯示模塊的傳送。音頻處理模塊和OLED顯示模塊實(shí)時(shí)處理并播放影音數(shù)據(jù),，從而完成對(duì)各旅游景點(diǎn)的綜合性描述,。同時(shí)，音頻處理模塊在MCU的驅(qū)動(dòng)下也可即時(shí)錄放模擬音頻,。

1.2 ETUSBICE嵌入式微控制器開發(fā)組件
　　ETUSBICE是ET44M210的專用ICE組件及開發(fā)環(huán)境,。ET44M210是一款高速的具有USB+BB微控制器及8位精簡(jiǎn)指令集架構(gòu)的CMOS MCU，除具備微控制器的功能外,，還提供了與2.4GHz無線傳輸(Wireless Transmission)的基帶(BB),、通用串行總線集線器(USB HUB),、串行外圍接口(SPI),、雙脈寬調(diào)變(PWM)及16個(gè)多信道的10位模擬對(duì)數(shù)字轉(zhuǎn)換(ADC)。這些強(qiáng)大的功能,，使ET44M210的應(yīng)用范圍擴(kuò)大,，并且在設(shè)計(jì)上更有彈性。
1.3 音頻處理子系統(tǒng)
　　該子系統(tǒng)利用ET83X431模塊實(shí)現(xiàn)音頻文件的錄制,、播放等功能,。ET83X431為該系統(tǒng)模塊的主要芯片，采用48引腳的封裝方式，包括2個(gè)16位的ADC和2個(gè)16位的DAC,、連續(xù)音頻接口,、數(shù)字過濾裝置、壓縮/解壓縮等模塊,，具有壓縮和解壓縮高質(zhì)量立體聲音頻的功能,。
　　ET83X431芯片配合其模塊整體的硬件架構(gòu)，能對(duì)特殊格式的音頻文件進(jìn)行直接的解碼播放,。因此需要設(shè)計(jì)PC端上位機(jī)程序,，將所需播放的音頻文件(如mp3、wma,、wav等)或影音文件(如avi,、wmv、mpeg等)中的音頻采樣轉(zhuǎn)換為本模塊通用的音頻格式,。將轉(zhuǎn)換后的音頻文件通過USB巨量下載到設(shè)備端并在下位機(jī)" title="下位機(jī)">下位機(jī)系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)下,，利用本子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻流文件的直接播放。
　　同時(shí),，本子系統(tǒng)支持直接的模擬采樣,。子系統(tǒng)的ADC與DAC部分可將模擬音頻信號(hào)與數(shù)字音頻文件相互轉(zhuǎn)換，ET83X431可以直接對(duì)模擬音頻信號(hào)采樣和壓縮編碼,。
1.4 OLED顯示子系統(tǒng)
　　有機(jī)發(fā)光二極管顯示器OLED(OrganicLight-Emitting Diode)是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電流驅(qū)動(dòng)下發(fā)光并實(shí)現(xiàn)顯示的技術(shù),。ET52141彩色OLED控制器與驅(qū)動(dòng)器模塊支持96×96點(diǎn)的65k色的顯示，具有方便的位操作能力,、16位高速總線接口能力,、高效的數(shù)據(jù)傳輸能力、對(duì)圖形RAM的高速寫入能力,，適合數(shù)字移動(dòng)電話或小型PDA設(shè)備等終端設(shè)計(jì),。
　　OLED顯示子系統(tǒng)主要依賴PC上位機(jī)端、設(shè)備端微處理器,、Flash單元,、RAM單元與ET52141模塊的精確配合實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能。在對(duì)位圖文件與影音文件格式充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上,，整個(gè)設(shè)計(jì)流程需要合理配置各種硬件資源,，協(xié)調(diào)時(shí)序，從而實(shí)現(xiàn)靜態(tài)圖像的顯示和系統(tǒng)菜單的制作,，并完成動(dòng)畫影像的連續(xù)播放,。
1.5 PC機(jī)與嵌入式微控制器的USB通信
　　本USB通信子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是通過USB接口、利用USB協(xié)議實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)及USB設(shè)備的數(shù)據(jù)交互和數(shù)據(jù)傳輸,。例如,，利用此接口下載圖片或音頻信息,、影音資料，讀取Flash單元中的信息并上傳,。USB設(shè)備端的固件配合上位機(jī)程序,，協(xié)調(diào)USB的數(shù)據(jù)傳輸。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　　基于ET系列芯片的嵌入式多媒體導(dǎo)游系統(tǒng)軟件由上位機(jī)程序和下位機(jī)程序組成,。上位機(jī)程序主要采用Borland C++ Builder 6編寫,，下位機(jī)(嵌入式微控制器MCU)控制程序采用匯編語言編寫。上位機(jī)與下位機(jī)軟件的整體架構(gòu)如圖2所示,。

2.1 上位機(jī)程序
　　PC端的上位機(jī)程序包括三部分： USB通信應(yīng)用部分,、影音資料處理部分、USB驅(qū)動(dòng)部分,。前兩項(xiàng)采用Borland C++ Builder 6編寫,。
　　USB通信應(yīng)用部分位于PC端USB驅(qū)動(dòng)部分的上層，嚴(yán)格按照USB通信的四種模式(Control,、Interrupt,、Bulk、Insochronous)配合下位機(jī)完成USB的通信與雙向數(shù)據(jù)傳輸,。其中,，用戶界面的按鍵多用于驅(qū)動(dòng)中斷(Interrupt)模式的USB設(shè)備響應(yīng)，配合下位機(jī)的多個(gè)中斷地址和向量,，改變USB設(shè)備狀態(tài),，完成控制指令的發(fā)送。而巨量(Bulk)模式專用于大量資料的連續(xù)傳送,，以64B為一幀,，傳輸時(shí)間間隔小于1ms。在本部分程序中,，需要定義USB設(shè)備的GUID,，借此通過USB驅(qū)動(dòng)程序與USB設(shè)備連通，且需要利用Windows的API函數(shù)取得USB設(shè)備的Handle,。本部分軟件實(shí)現(xiàn)巨量傳輸?shù)亩鄠€(gè)循環(huán),，上位機(jī)配合下位機(jī)輸入輸出FIFO與RAM中的緩沖區(qū)響應(yīng)完成上傳或下傳運(yùn)作，達(dá)到PC機(jī)存儲(chǔ)資源與下位機(jī)Flash存儲(chǔ)資源共享的目的,。
　　影音資料處理部分針對(duì)PC中存儲(chǔ)的影音資源按照設(shè)備端用戶使用目的進(jìn)行裁減轉(zhuǎn)換,，成為下位機(jī)ET83X431模塊與ET52141模塊可直接讀取并播放的影音文件，從而達(dá)到以影視資料或景點(diǎn)介紹輔助導(dǎo)游的最終目的,。例如,，針對(duì)avi格式的影音資料,，本部分軟件將其解碼并采樣為位圖信息與聲音資料,，并按照下位機(jī)固件的具體需要進(jìn)行編碼并完成文件整合與轉(zhuǎn)化,。生成的影音文件可被USB通信部分巨量傳輸給下位機(jī)Flash單元保存并由各模塊配合播放。
2.2 嵌入式微控制器MCU程序
　　ETUSBICE是8位處理器ET44M210的專用ICE集成開發(fā)環(huán)境(IDE),，擁有編輯器,、工程窗體、匯編編譯器,、調(diào)試器等,。嵌入式微控制器的固件程序就是通過此IDE編輯完成寫入的。此嵌入式微控制器MCU程序大體分為三部分：系統(tǒng)運(yùn)行部分,、多媒體模塊功能函數(shù),、USB通信服務(wù)部分。三部分程序的結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖3所示,。

　　系統(tǒng)運(yùn)行部分是整個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行的主程序,。從系統(tǒng)上電到系統(tǒng)關(guān)機(jī)，程序都在此部分的軟件流程中運(yùn)行,。此部分軟件整合了系統(tǒng)各個(gè)模塊的資源,，協(xié)調(diào)各個(gè)硬件模塊，監(jiān)控其他軟件模塊,，對(duì)各寄存器,、RAM資源、Flash資源合理分配,，分時(shí)合理分配I/O資源,，即時(shí)接收鍵盤輸入指令與USB輸入命令，按當(dāng)前任務(wù)要求實(shí)時(shí)訪問各子系統(tǒng)模塊,，精確各流程環(huán)節(jié)并保持顯示菜單,，協(xié)調(diào)各資源以維持巨量傳輸通信。在系統(tǒng)運(yùn)行中,，如果得到鍵盤指令需要運(yùn)作音頻子系統(tǒng)或OLED顯示子系統(tǒng),，可調(diào)用多媒體模塊功能函數(shù)中的各個(gè)單元函數(shù)，完成鍵盤響應(yīng),，產(chǎn)生多媒體效果,，且最終使流程返回主程序。系統(tǒng)運(yùn)行部分的程序如圖4所示,。