专利名称：多媒体嵌入式实验设备的制作方法
技术领域：
多媒体嵌入式实验设备
技术领域：
本实用新型涉及实验设备，尤其涉及多媒体嵌入式实验设备。背景技术：
在现代电子和通信网络系统中，嵌入式设备在整个网络系统的各个层次都得到了 广泛的应用。如处于宽带数据通信网中的核心网络设备骨干路由器中，硬件平台是基于高 性能的通用处理器(MIPS系列)和网络处理器来实现；软件则是基于性能优越的商用实时 操作系统vxWorks来实现。而在移动通信网的终端设备中，硬件平台主要是利用了嵌入式 的ARM处理器来实现，而在软件上则采用了免费的Linux实时操作系统。因此，掌握嵌入式 系统的软硬件设计技术和技巧对于从事电子和信息或者其它相关行业的设计开发人员来 说尤其重要。嵌入式系统设计和开发技术已经成为从事这些行业的工程人员的敲门砖。由于嵌入式系统的设计技术门槛比较高，涉及到的技术细节比较多而且难度都比 较大，因此开展嵌入式系统实验时，使用者如果没有一个独立的实际操作学习平台，是很难 掌握这门复杂技术。现有的嵌入式实验设备，主要是围绕两类处理器来 设计实现第一类 是嵌入式单片机系统，这类嵌入式单片机处理器同传统的51单片机的区别在于，芯片的内 核仍然采用51单片机架构，但是外围模块比原来的51单片机芯片来说增加了更多的功能 模块，如D/A和A/D模块，I2C控制模块，SPI控制模块等等；第二类是采用基于ARM内核的 通用嵌入式处理器设计的嵌入式实验设备。此类处理器的共同特点是都是采用不同系列的 ARM 内核，如 ARM7TDMI，ARM920T 等。比较常见的如 S3C4510、S3C2410/2440、PXA270 等。但 是集成的外围模块都是一些通用的外围模块，如USB接口、SD卡接口、I2C、UART接口、以太 网接口、LCD接口等。然而，采用51单片机系列芯片来设计的嵌入式系统，由于51内核的处理速度很 慢，因此，在此类系统中是无法运行实时操作系统(如LiniDuvxWorks等)。而且由于速度 的限制，芯片内部扩展的外围模块都属于低速外围设备；采用基于ARM内核的通用嵌入式 处理器设计的嵌入式实验设备，可以运行实时操作系统。但是在此类嵌入式实验设备上，基 于实际应用的模块又比较少。因此，现有技术需要改进和提高。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题是提供一种多媒体嵌入式实验设备，提供多种基于音 视频的多媒体应用的实训平台，既可以作为实验平台，供使用者掌握嵌入式系统的技术，也 可以作为开发系统供使用者进行二次产品开发。本实用新型提供一种多媒体嵌入式实验设备，包括控制板，通过高速接口连接至 外围设备，包括处理器、动态存储RAM、静态存储FLASH、以太网接口、电源时钟模块、串口、 网口与USB接口 ；主板，通过高速总线接口连接至控制板，包括音视频输入输出处理模块、 SD卡接口模块、通信串口模块、RTC模块与人机接口模块；无线接口板，通过RS232串口连接 至主板，无线连接至无线节点。[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述音视频输入输出处理模块包括四信道视频与 音频控制器。作为本实用新型的进一步改进，所述无线接口板集成了微处理器MCU与射频组 件。作为本实用新型的进一步改进，所述SD卡接口模块包括SD卡接口插座与SD总 线。作为本实用新型的进一步改进，所述通信串口模块，由RS232接口电路转换两路 UART串口的TTL电平和RS232电平。本发明与现有技术相比较的有益效果是(1)提供多种基于音视频的多媒体应用的实训平台，可以作为实验平台，供使用者 掌握嵌入式系统的技术，也可以作为开发系统供使用者进行二次产品开发；(2)多媒体主控板和外围功能模块分别在不同的单板上实现，以减少数字高低频 信号之间的干扰，同时还方便于系统的功能扩展和更换。
图1是本实用新型多媒体嵌入式实验设备的框图；图2是本实用新型多媒体嵌入式实验设备控制板的功能框图；图3是本实用新型多媒体嵌入式实验设备主板的功能框图；图4是本实用新型多媒体嵌入式实验设备无线接口板的功能框图。
具体实施方式
以下结合附图和本实用新型的实施方式作进一步详细说明。如图1所示是本实用新型多媒体嵌入式实验设备的框图。本实施方式中，多媒体 嵌入式实验设备1包括控制板10通过高速接口连接至外围设备，包括处理器、动态存储 RAM、静态存储FLASH、以太网接口、电源时钟模块、串口、网口与USB接口。主板20通过高速 总线接口连接至控制板，包括音视频输入输出处理模块、SD卡接口模块、通信串口模块、RTC 模块与人机接口模块。无线接口板30通过RS232串口连接至主板，无线连接至无线节点。在本实施方式中，处理器、动态存储RAM、静态存储FLASH、以太网接口、与电源时 钟模块均设置于控制板10上。在本实施方式中，多媒体嵌入式实验设备1采用串口和网口输出调试记录与结果 至电脑上的超级终端。如图2所示是多媒体嵌入式实验设备控制板的功能框图。多媒体嵌入式实验设备1控制板10的多媒体处理器采用GM8180多媒体处理器 来实现。处理器内部采用中央处理器+数字信号处理(CPU+DSP)的方式来实现。CPU核是 ARM920T。DSP部分可以实现视频信号的H. 264和MPEG4的压缩和解压缩算法。在H. 264算 法下，可以同时支持3路D1信号的编码和2路D1信号的解码。在MPEG4算法下，可以同时 支持2路Dl信号的编码和2路Dl信号的解码。动态内存(Double Date-Rate RAM, DDR RAM)，提供CPU工作时所需的动态存储 RAM。具体实现上采用两片HY5DU121622来实现。总容量达到128M字节。[0025]闪速存储器(FLASH)，提供CPU工作时所需的静态存储FLASH。具体实现上采用一片SG29GL064来实现。总容量达到8M字节。串口转换模块，主要是采用MAX3232实现，完成UART串口协议的TTL电平和RS232 电平的转换。对外提供的是标准的DB9接口。以太网PHY模块，采用DM9161来实现，完成以太网RMII接口和以太网模拟PHY接 口的转换。对外提供的是标准的RJ45以太网接口。USB总线处理，完成USB2. 0差分总线信号的处理以及USB接口的电源控制功能。 单板对外提供的USB接口是标准的USB接口。电源和时钟模块，实现系统的DC/DC转换功能和时钟处理的功能。DC/DC转换模块 提供本板所需的3. 3V、1. 2V和2. 5V电源信号以及大板所需的3. 3V、1. 8V和5V电源。时钟 处理模块提供本板所需的时钟信号。如图3所示是多媒体嵌入式实验设备主板的功能框图。多媒体嵌入式实验设备1主板20的无线接口板集成了微处理器MCU与射频组件。 音视频输入输出处理模块包括四信道视频与音频控制器。SD卡接口模块包括SD卡接口插座与SD总线。通信串口模块，由RS232接口电路 转换两路UART串口的TTL电平和RS232电平。实时时钟(RTC)模块通过12C接口连接至 控制板。人机接口模块包括键盘输入模块、数码管显示模块和液晶显示模块。数码管显示 模块包括多个共阳8段数码管与外围驱动电路。液晶显示模块为点阵图形液晶显示。音视频业务模块的CODEC (编解码)处理模块。音视频CODEC模块主要完成模拟 音频信号的A/D和D/A转换。在本系统中采用TECHWELL公司的集成度比较高的TW2835来 实现。一片TW2835可以分别实现4路音频和视频输入信号的A/D转换功能和1路音频和 视频输出信号的D/A转换功能。TW2835还需外挂一个SDRAM芯片，以实现转换后的数据的 缓存的功能。TW2835可外接四路模拟音频输入信号和四路模拟的复合视频输入信号。可用 于外接摄像头和麦克风信号。一路模拟音频输出信号，可用于外接音箱。一路模拟视频输 出信号，可用于外接普通液晶屏。TW2835与主控板上的GM8180之间通过I2C接口来进行内 部寄存器的读写操作。TW2835与主控板上的数字视频接口为两路BT656信号，一路输入一 路输出。TW2835与主控板上的数字音频接口为一路I2S信号。SD总线处理模块，实现SD卡高速总线的处理，同时对外提供标准的SD卡接口。通过此接口，系统可以读写SD卡中的内容。[0035]RTC模块通过DS1340来实现，通过I2C接口与多媒体处理器最小系统进行通信。 通过此模块实现单板的实时时钟功能和万年历功能。人机接口模块主要包括键盘输入模块、数码管显示模块和液晶显示模块。键盘输入模块由多位普通按键组成。数码管显示模块主要由多个共阳8段数码管和外围驱动电路 组成。液晶显示模块则围绕12864中文图形液晶模块实现。主板还对外提供C0N2电源接口和40PIN高速连接接口。C0N2用于连接外部标准 的12V/4A的标准电源模块。40PIN高速连接接口用于连接主板和主控板之间的业务数据信 号和控制信号。主板上的电源模块主要采用普通的DC/DC转换模块，用于提供TW2835工作 的1. 8V电压和3. 3V电压。主板上的时钟模块主要采用27M的有源晶振来实现，用于提供 TW2835工作所需的27M时钟。[0038]如图4所示是多媒体嵌入式实验设备控制板的功能框图。多媒体嵌入式实验设备1无线接口板30采用了 JENNIC公司的SoC芯片JN5139 来实现。此芯片集成了 MCU和RF组件。无线接口板主要功能是通过JN5139完成与远端的 无线ZIGBEE节点的连接，并且通过无线ZIGBEE协议实现与远端节点之间的通信。JN5139 从远端接收的数据消息再通过UART串口发送到主控板，主控板下发的信息也通过UART再 经过JN5139转换到2. 4GHz的无线信道中传送到远端的无线节点。无线接口板上还包含温湿度传感器和光度传感器，可用于采集该无线接口板所在 环境的温湿度和光度信息。温湿度传感器由SHTlX来实现。光度传感器由TSL2550来实现。 这两个传感器都通过I2C接口与JN5139来进行通信。本实用新型所提供的多媒体嵌入式实验设备，提供多种基于音视频的多媒体应用 的实训平台，可以作为实验平台，供使用者掌握嵌入式系统的技术，也可以作为开发系统供 使用者进行二次产品开发；多媒体主控板和外围功能模块分别在不同的单板上实现，以减 少数字高低频信号之间的干扰，同时还方便于系统的功能扩展和更换。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能 认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视 为属于本实用新型的保护范围。
权利要求一种多媒体嵌入式实验设备，其特征在于包括控制板，通过高速接口连接至外围设备，包括处理器、动态存储RAM、静态存储FLASH、以太网接口、电源时钟模块、串口、网口与USB接口；主板，通过高速总线接口连接至所述控制板，包括音视频输入输出处理模块、SD卡接口模块、通信串口模块、RTC模块与人机接口模块；无线接口板，通过RS232串口连接至所述主板，无线连接至无线节点。
2.根据权利要求1所述的多媒体嵌入式实验设备，其特征在于所述无线接口板集成 了微处理器MCU与射频组件。
3.根据权利要求2所述的多媒体嵌入式实验设备，其特征在于所述音视频输入输出 处理模块包括四信道视频与音频控制器。
4.根据权利要求2所述的多媒体嵌入式实验设备，其特征在于所述SD卡接口模块包 括SD卡接口插座与SD总线。
5.根据权利要求2所述的多媒体嵌入式实验设备，其特征在于所述通信串口模块，由 RS232接口电路转换两路UART串口的TTL电平和RS232电平。
6.根据权利要求2所述的多媒体嵌入式实验设备，其特征在于所述RTC模块通过I2C 连接至所述控制板。
专利摘要本实用新型公开了一种多媒体嵌入式实验设备，包括控制板，通过高速接口连接至外围设备，包括处理器、动态存储RAM、静态存储FLASH、以太网接口、电源时钟模块、串口、网口与USB接口；主板，通过高速总线接口连接至控制板，包括音视频输入输出处理模块、SD卡接口模块、通信串口模块、RTC模块与人机接口模块；无线接口板，通过RS232串口连接至主板，无线连接至无线节点。本实用新型所公开的多媒体嵌入式实验设备，提供多种基于音视频的多媒体应用的实训平台，既可以作为实验平台，供使用者掌握嵌入式系统的技术，也可以作为开发系统供使用者进行二次产品开发。
文档编号G09B19/00GK201773508SQ201020184489
公开日2011年3月23日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者盛春明, 赵玉林 申请人:盛春明