1引言
随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统技术也随之提高。目前，嵌人式系统已广泛用于信息家电、移动通信、工业控制、军事电子等领域。嵌入式MP3音频点播系统是一种基于局域网、具有交互功能的点播系统。它能通过局域网与控制中心进行双向传输，不仅可从局域网下载播放MP3的歌曲，也可扩展USB接口，利用现有的移动存储设备实现音频数据的存储和备份。
2系统功能及实现方案
嵌入式系统由底层硬件、设备驱动、操作系统、应用中间软件及应用系统5部分组成[1]。基于嵌入式系统的MP3音频点播系统可广泛用于卡拉OK厅、语音教室和公共广播等许多场所，它由一个网络服务器和多个客户端播放器组成，是基于局域网的C/S结构的点播系统。首先存服务器中存储丰富的歌曲，用户可通过播放器自带的网络功能登陆服务器，以获取歌曲进行播放，同时该点播系统也可通过USB存储设备播放本地歌曲，也可将服务器上的音乐下载到本地USB存储设备上。
服务器端采用Windows操作系统的PC机作为服务器 。
客户端采用Linux作为操作系统，采用S3C2410作为处理器。选MiniGui编写控制界面，并通过socket编程与服务器连接。MP3播放终端服务器与客户端之间采用FTP（FileTransfer Protocol）网络通信协议传递数据，常用的FTP服务器为ServerU。
3系统硬件设计
S3C2410内部集成有ARM920T内核和常用外围组件。由于它是一款专为手持设备设计的低功耗处理器，因此可以降低手持设备成本，具有较高的性价比。该系统采用模块化设计思想，依据功能可划分为网络、存储、解码、触摸屏、按键、电源、USB接口、UART接口等模块，其硬件结构如图1所示。
3.1处理器模块S3C2410
它的功能和特性如下：①具有较高的处理速度，通过内部锁相环，最高可在203MHz的系统时钟下运行；②具有极低的功耗，其核心供电电压为1.8V，外围I/O口使用3.3V电压；③具有3种低功耗控制方式，甚至可关闭CPU中除唤醒逻辑外的所有功能，极大地降低了功耗；④与其他ARM器件相比，S3C2410片上集成了更多的外设接口，如外部存储控制器、LCD，DMA，USB1.1，SD，MMC卡控制器、UART，SPI接口、I2C总线控制器和I2S总线控制器，I2S音频接口，PWM定时器，看门狗，117个外部I/O口，24个外部中断源，A/D转换器和触摸屏接口、实时时钟及片上PLL的时钟产生等。使用集成接口，有利于功能的扩展[3]。
3.2存储模块
存储模块由一片64MB的SDRAM和两片16MB的Flash组成，可为系统提供足够的存储空间。Flash存储器是一种可在系统电擦写，掉电后信息不丢失的存储器。与Flash存储器相比，SDRAM不具有掉电保持数据的特性，但存取速度大大高于Flash存储器，且具有读/写特性。因此系统中SDRAM主要用作程序的运行空间、数据及堆栈区。
3.3解码模块
决定MP3音质的关键是主控解码器件中的数模转换器（DAC）单元和耳机功率放大器单元。DAC负责把解码的数字音频流转换成可驱动耳机发音的模拟音频信号；耳机放大器则可把模拟音频信号放大到可驱动耳机的功率。该系统选用的解码器是UDAl380。S3C2410则通过I2S总线与解码器UDAl380通信。
3.4网络模块
S3C2410自身并没有网络控制器，接入以太网时需增加独立的以太网控制器，在此选用DM9000作为以太网控制器。该器件具有通用的处理器接口、10M/100M自适应、4K双字节静态存取存储器、低功耗、高处理性能，可支持3.3V~5V的容差。
4系统软件设计
该音频点播系统选用Linux操作系统，其软件结构如图2所示。从软件角度看，嵌入式Linux操作系统分为引导加载程序、内核、文件系统及用户应用程序4部分。其一用于完成初始化RAM、初始化串口、设置Linux启动参数、调用Linux内核映像等功能[2]；其二为特定于具体硬件的定制内核以及控制内核引导系统的参数；其三为含根文件系统和建立Flash存储器设备上的文件系统；其四为特定于用户的应用程序，即为播放程序。
4.1文件系统
因为系统需要一种以结构化格式存储和检索信息的方法。所以需要文件系统的参与。Linux下的常用文件系统由RAMDISK，JFFS2，CRAMFS等组成。所谓文件系统就是用户程序与文件的集合。在Limux PC机上存放到一个统一的目录下，然后通过工具打包成一个映象（image）文件，通常为压缩过程，烧写到板子上后，待Linux内核完成启动后，逐个挂接这些文件系统映象文件并做解包工作。当然第一个挂接的就是根文件系统（rootf），待rootf提供Shell后，即可通过Shell命令mount来挂接其他文件系统（FS）了。
该系统设计选用RAMDISK文件系统。RAMDISK文件系统的特点是：当Linux内核运行时都会把文件系统数据块的信息拷贝到SDRAM中，即相当于在SDRAM中划出一块区域模拟PC机的硬盘。既然在SDRAM中，当然是可读可写的，断电后则无法保存相关信息。
RAMDISK中的重要目录：
(1) /bin：保存大多数init，busybox，shell文件管理实用程序等二进制文件。
(2) /dev：包含用在设备中的所有设备节点。
(3) /etc：包含系统的所有配置文件。
(4) /lib：包含所有必须的库，如libc，libdl等。
4.2用户应用程序
应用程序负责与服务器网络通信，向服务器发送请求、下载歌曲、播放歌曲，并对整个播放过程进行控制管理。通过240×320 TFT触摸式彩屏LCD把信息呈现给用户，用户可通过触摸屏和按键向系统发送请求。系统播放终端程序简要流程见图3。
应用程序主要分为主程序mainplay.c和Mp3play，Ftplib，Song_select，Song_list，Config_data这5个模块。mainplay.c主要用于生成主界面和下级界面、各菜单的管理、接收和传递用户的请求，并调用各模块完成相应的任务。设计中采用MiniGui实现界面编程。MiniGui是一个图形用户界面支持系统，键盘和鼠标动作，产生由应用程序不断轮询的事件，这些事件发送到具有焦点的窗口，而且应用程序把这些事件交由与该窗口联系的例程来处理[4]。<minigui/minigui.h>，<minigui/comm..h>和<minigui/window.h>是所有的MiniGui应用程序都必须包括的大文件。MiniGui程序的入口点为MiniGUIMain。
3  实验结果
图4给出使用模板匹配的跟踪图。在第1和第150帧时，目标处于稳定跟踪状态。但在一定干扰的情况下，在第225和第300帧时，目标跟踪偏离中心位置。
图5给出使用变模板匹配后的跟踪效果图。可见，目标在受到一定干扰的情况下，仍能实现稳定的目标跟踪。
由实验结果可知，在目标受到外界干扰的情况下，如光照强度不均匀，目标姿态发生变化时，采用变模板的方法可有效地解决传统模板匹配中目标偏离问题。
4结论
采用变模板方法改进传统的模板匹配方法，主要的改进策略是模板更新及其位置预测。在使用这些改进策略后能够很好地解决在跟踪过程中遇到的问题。

参考文献
[1] 马颂德，张正友．计算机视觉[M]．北京：科学出版社，1998．
[2] 倪军，袁家虎，吴钦章，等．序列图像中跟踪目标的一种简单算法[J]．半导体光电，2005(26)：140-142．
[3] 朱永松，国澄明．基于相关系数的相关跟踪算法研究[J]．中国图像图形学报，2004.9(8)：963-967．
[4] 任仙怡，廖云涛，张桂林，等．一种新的相关跟踪算法研究[J]．中国图像图形学报，2002，7(6)：553-557．
[5] 王艳萍．实时视频图像相关跟踪的算法的改进与实现[J]．舰船科学技术．2004．26(3)：57-62．
[6] Ashwanden P．Methods for real-time tracking of uncooperative Targets．proc．of int．conf．on acoustics，speech and Signal Processing[C]．IEEE，1989(3)：1560-1563．

作者简介
伍兴艳（1985-），女，四川乐山人，硕士研究生。研究方向：嵌入式技术及应用、软件自动化测试框架。

转载自《国外电子元器件》2008年（第10期）