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本论文围绕我们实验室自主研制的数字视音频嵌入式应用硬件平台,研制数字视音频嵌入式应用软件开发平台,主要工作有:
(1)针对我们实验室研制的数字视音频嵌入式应用硬件平台的具体硬件结构,本论文对嵌入式Linux操作系统内核进行了必要的剪裁,选择适当的根文件系统满足内存的限制,并且根据硬件平台的独特资源开发了必要的设备驱动程序:ARM和DSP通信的HPI设备驱动、LCD设备驱动和人机交互键盘驱动(我们的硬件平台LCD和键盘非标准,嵌入式Linux操作系统中没有相应的驱动)。
(2)通常,基于一个硬件平台构建软件开发平台都是采用SDK的方式。SDK严重依赖硬件平台的具体结构,使用也不方便。本论文的创新之处在于采用嵌入式中间件的方式构建软件开发平台。
中间件介于硬件平台和操作系统之上,应用程序之下,为用户开发应用程序提供一个屏蔽硬件平台和操作系统的开发平台。我国已经把中间件(桌面中间件和嵌入式中间件)确定为我国软件发展的主攻方向。但是,外国公司和组织凭借CORBA、J2EE和DNA2000已经抢占了桌面中间件发展的有利位置,唯有嵌入式中间件因嵌入式应用的多样性,尚有广阔的发展空间。本论文研制面向数字视音频嵌入式应用的中间件,用户可以这个中间件的基础上开发自己的嵌入式应用程序。本论文在嵌入式中间件的主要工作有:
●本论文结合硬件平台的实际特点,借鉴桌面中间件CORBA的体系结构,构建本论文的数字视音频嵌入式应用中间件的体系结构。本论文设计的中间件原型包括客户端中间件和服务器中间件两大部分。客户端的运行平台是单处理器ARM的Demo板和嵌入式Linux操作系统。服务器的运行平台是双处理器ARM/DSP主从硬件结构和ARM上运行嵌入式Linux操作系统。本论文的设计方案是通过建立对象引用与对象实现的映射关系,并自定义中间件内部使用的通信数据格式,使得客户端与服务器之间可以实现位置透明数据交互。其中,客户端中间件通过对象引用负责远程调用,服务器中间件负责实时地完成整个视音频的采集和编解码工作,并将处理的数据返回给调用用户。
●本论文设计的客户端中间件包括ORG核心与存根两部分组件,其中ORB核心负责定位服务器,使用网络socket通信,提供屏蔽操作系统和硬件平台的操作系统API函数集,以及屏蔽应用软件开发的API函数集。存根负责对视音频请求参数的封装和发送,以及对返回结果的接收和解封装,并且完成对象应用库的查询与调用。
●本论文设计的服务器中间件包括ORB核心、对象适配器、框架、基于HPI通信的DSP对象实现以及扩展服务支持等组件,其中ORB核心组件类似于客户端,用来完成连接网络socket通信、屏蔽操作系统和应用,与前者不同的是后者采用后台运行的守护进程监听客户端请求建立的连接。对象适配器组件中的初始化模块负责中间件的激活,DSP对象注册管理模块负责维护和管理对象实现库,完成对象的注册、禁用及注销操作,建立对象引用与对象实现的映射。框架是对数据解封装,识别用户的请求服务,采用优先级调度的方式,调用DSP对象实现,并把执行结果封装,返回客户端。基于HPI通信的DSP对象实现组件是一种与硬件结构紧密关联的专用组件,它适用于ARM/DSP双处理器主从结构的硬件结构。此外,设计任务监控、内存分配与管理模块作为一种扩展的组件,用来提供容错和增强实时处理的服务。根据硬件平台和嵌入式应用的实际需求,整个服务器中间件可以视为这些组件的有选择的组合和集成。
(3)本论文利用研制的嵌入式中间件开发图像采集与MP3解码的综合应用程序,作为本论文设计的视音频嵌入式应用软件开发平台的一个具体应用。