基于FreeRTOS嵌入式系统的多媒体应用研究

论文摘要

随着消费类电子产品的智能化和廉价微处理器的出现,嵌入式系统将在日常生活里获得越来越广阔的应用领域。消费类电子产品的多媒体性能,可靠性,成本,开发周期都是在嵌入式系统设计时必须考虑的问题。本文以数码相框为例从成本,性能,可靠性等方面考虑设计多媒体嵌入式平台。首先从性能,可靠性,成本等方面选取了FreeRTOS超微内核操作系统,详细分析了FreeRTOS的任务调度,上下文切换等操作系统关键性原理,独立完成操作系统的移植,总结移植操作系统的一般方法,并给出其中关键技术的部分软件代码。然后在编写硬件抽象层阶段,重点研究了NAND Flash芯片的存储原理,实现NAND Flash的驱动程序,为建立嵌入式系统中的存储系统提供必要条件。考虑到MPEG-4解码中大数据量的读取,选取了性能相对较高的μC/FS文件系统,给出了移植方法,并且重点分析并实现该文件系统的优化方法。在此基础上简要分析了MPEG-4的编码原理,及其主要封装文件格式AVI的数据结构,详细分析了AVI文件播放时需要的内存资源,创新性的给出了优化内存资源的方法。在实际应用中,实验证明FreeRTOS是有效可靠的操作系统,效率较其它微内核操作系统有部分改善。经过优化的μC/FS文件系统性能有显著提高。并且在多媒体应用中,由于对内存资源的重点优化,降低了该数码相框方案内存的成本,产品的市场竞争力得到较大提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 数码相框的市场特点
• 1.3 数码相框的研究现状
• 1.4 研究内容及重点难点
• 1.5 立题目的及意义
• 第2章 搭建嵌入式系统及其优化
• 2.1 嵌入式操作系统
• 2.1.1 嵌入式操作系统的选型
• 2.1.2 FreeRTOS 的原理
• 2.1.3 FreeRTOS 调度算法效率分析
• 2.1.4 FreeRTOS 的移植
• 2.2 硬件抽象层的实现
• 2.2.1 NAND Flash 原理
• 2.2.2 NAND Flash 驱动实现
• 2.3 嵌入式文件系统
• 2.3.1 FAT 型文件系统性能分析对比
• 2.3.2 动态文件缓冲区优化算法实现
• 2.3.3 优化算法的性能改善
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于多媒体应用的优化
• 3.1 多媒体应用中的主要问题
• 3.2 MPEG-4 码流数据结构
• 3.2.1 MPEG-4 编码原理
• 3.2.2 MPEG-4 硬件解码流程
• 3.3 MPEG-4 解码后的图像显示原理
• 3.3.1 图像输出格式
• 3.3.2 图像内存模型
• 3.4 图像输出占用内存资源的优化
• 3.5 AVI 格式文件封装形式分析
• 3.6 视频数据帧索引表占用内存资源的优化
• 3.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢