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第27卷第3职 液 晶 与 显 示 VoI.Z7。
No.3 2012年5月 Chinese Journal of Liquid Crystals and Displays Jun.·2012 文章编号:1007—2780(2012)03—0332—06 基于Android控制的多媒体平板显示系统设计技术 陈卫东 (中国长城计算机深圳股份有限公司,深圳518108.E-mail;chen.weidong.12@hotmail.eom) 摘要:研究了多媒体平板系统的模型结构,提出了集成多媒体处理、触控技术、无线上网、摄像机、GPS导航 等多种功能的平板显示系统的设计方案,开发了有关功能的实现技术。
研究和实现电源子系统、音频、多媒 体处理,视频、存储等各个电路模块的设计和系统层、引导层、应用层的软件开发。
经过试验改进和设计验证 阶段。
产品达到实际应用的各项要求。
关键词:平板显示#图像处理;接口技术I设备驱动 中圈分类号:TP334.1;TP37 文献标识码:A DOI:10.3788/YJYXS20122703.0332 Multimedia Flat Display System with Android Controlled CHEN Wei-dong (China Greatwall Computer Shenzhen Co..Ltd.,Shenzhen 518108,China,E-mail:chen.weidong.12@lotmail.corn) Abstract:The model of multimedia flat display system was studied.The paper proposed to the design technology of the flat display system which integrates multimedia,touch panel t wireless communication,camera and GPS navigation function.It develops the technology tO implement these functions.In this project,power sub-system,audio,multimedia process,video, memory and other circuit module are designed;and the system level,kernel level and applica— tion software is developed.The designed project has been improved and verified.It shows the product meets the specification requirement. Key words:flat display;image processing;interface technology;device driver 主处理器接口及其输入/输出、主处理器的周边设 言 备、主处理器电源、NAND/EMMC存储器、按键 随着产品集成技术的不断提高,平板显示产 开关、LCD显示子系统、触摸屏及驱动电路、HD— 品和多媒体、通信、触摸屏控制技术相结合,广泛 MI/SD/MMC/usB功能模块、音频子系统、去干 应用于各个领域。
为保持企业的技术竞争力,满 扰电路、感应器、调试通信口、无线通信扩展平台, 足市场的需求,提出了具备多种功能的平板显示 GSP、IPS调试接口、图像处理器/摄像机等…。
系统的设计方案,研究和开发了这个系统,为用户 系统的各个模块结构如图1所示。
提供多功能便携的产品。
2.1 ARMADA 610主处理器 2.1.1 Android处理器内核性能 2 系统的构成 项目的设计方案使用Marvel〔PJ4内核。
同 电路原理图设计包含以下模块:电源子系统、 时兼容ARM V7和ARM V6指令集的体系结构; 收稿日期:201卜ll一30;修订日期:2012-03-05 基金项目:中国电子集团长城电脑资助项目(No.CGC201110068) 作者简介:陈卫东(1970--),男.福建福清人.博士.高级工程师。
主要研究方向:显示技术,多媒体技术。
万方数据 第3期 陈卫东:基于Android控制的多媒体平板显示系统设计技术 断,并连续服务挂起中断。
中断控制器连续地监视所有的中断输入。
在 任何时候,如果一个未屏蔽的中断源被激活。
中断 控制器产生唤醒信号至电源管理模块以唤醒系 统。
中断控制器甚至可以在没有AXI时钟的情 况下完成唤醒功能,但是中断事件必须保持有效。
直到有一个AXl时钟到达中断模块,使得中断服 务器可以处理并提交给安全处理器或者PJ4产生 服务。
图l 系统的各个模块设计框架 中断应用于UART、程序的定时处理、延时 Fig.1 Module design frame in the system 计算、特定功能触发等模块。
系统进入睡眠(sleep)模式后,可通过触发中 可执行ARM DSP扩展指令集;可通过JTAG接 断从节电状态下唤醒。
口执行ARM V6的调试,或通过CoreSight 2.2电源子系统包含以下模块 JTAG接口执行ARM V7的调试;处理器内核和 PMIC(电源管理芯片)设备:连接降压稳压 外部存储器之间紧密耦合的64位内部数据总线; 器、低压降稳压器(LDO)、背光驱动器、实时时钟 支持ARM模式(32位)、Thumb-2模式(16位或 (RTC)、数模转换器(ADC)。
主处理器通过Tw— 32位),以及ThumbEE3指令;支持64位的AXI SI(两线串行接口),使用从地址发送指令,控制 总线接口;32 kB I-Cache和32 kB独立的D PMIC设备。
Cache;包含满足ARM V7和ARM V6要求的存 5 V升压调节器:生成+5 V和一5 V电压, 储器管理单元(MMU);支持单指令多数据 用在USB OTG(USB On—The-Go)、HDMI热插 (SIMD)协处理器。
拔检测、显示DDC和LCD模组供电。
处理器时钟:系统支持
android处理器有多 USB OTG电源开关:用作允许或者禁止 个处理时钟。
其中默认基准时钟为26 MHz的晶 USB端口电源。
处理器根据软件识别VBUS— 振频率。
EN信号,开关USB端口电源。
只有在OTG- Z.1.2 ARMADA 610的中断处理 HOST模式,才打开电源〔2】。
中断控制器为安全处理器和PJ4内核提供了 2.3音频子系统 低潜伏期的中断处理。
ARMADA 610的大部分 由音频编解码器、环境噪音消除电路、耳机和 外围设备都有中断输出。
所有这些中断都连接到 音频连接插座、8欧姆1 w扬声器、32欧姆耳塞 中断控制器的64级中断输入。
接收器组成。
应用处理器和外围电路存在以下2 中断控制器处理所有的中断输入为异步输 种基本音频接口: 入。
它同步所有的中断输入到AXI时钟域,提供 内部集成电路语音(12S)接口、同步串行外围 正确的屏蔽,查找所有有效中断的优先权。
排序最 语音2(SSPA2)接口。
高优先级的有效中断,断言正确的中断(FIQ或 此外,还有一个第三音频接口(SSPC3),连接 IRQ)输出。
基带扩展头、无线插入板和音频编解码器。
在ARMADA 610 Soc,中断控制器在每两个 SSPC3可用于FM音频或者来自基带的音频。
AXI时钟周期比较所有这些中断优先级。
在中 2.4存储器 断发生时,安全处理器或者PJ4读F1Q号码寄存 存储配置包括双倍数据率(DDR)存储器、嵌 器或者IRQ号码寄存器,以找出需要服务的最高 入的多媒体卡、8位的MMC/SD(多媒体控制器/ 优先级中断,然后直接转到那个中断服务程序。
安全数码卡)插座。
这个方法极大缩短了中断响应时间。
在服务一个 2.5外围设备 中断的最后,安全处理器或者PJ4再次读FIO/ 系统支持的外围设备包括摄像机、图像信号 IRQ号码寄存器,以查找是否存在有效的挂起中 处理器、LCD显示模块、HDMI、无线插入板、基万方数据 液 晶 与 显 示 第27卷 带扩展头、GPS接收器、USB接口、电容式触摸屏 下载的机制比从闪存引导慢得多,并不作为 控制器、临界/环境灯传感器、加速计、数字罗盘、 一个正常的引导选项。
FFUART或者USB端口 系统按键、LED指示灯。
驱动在引导ROM操作中只能作为一个客户端设 系统保留以上的模块接口功能。
在实际产品 备,必须连接到PC主机,运行一个工具软件完成 设计和应用中,可根据需要进行增减。
通信协议。
加速计用作确定设备的运动方向,数字罗盘 通过下载引导的功能可以由系统来激活或 检测出三维的数字坐标,和GPS接收器结合使 禁止。
用,可以获得精确的位置和运动方向的信息。
数 3.2镜像模块 字话音插空(DSI)技术是卫星通信中所采用的一 镜像模块是一个非可执行的数据标题,包含 种能以提高信道利用率和扩大信道容量的很有发 了一组数据结构,以定义闪存信息、二进制镜像信 展前途的新技术。
息以及OEM保留数据,可用于授信或者非授信 传感器用于检测亮光、温度、接近程度。
平台。
非授信镜像模块(NTIM)用于非授信平 触摸屏支持单点触摸,多点触摸特征。
台,不包含加密信息。
授信镜像模块(TIM)用于 无线上网支持WiFi协议,即IEEE 802.11 授信平台,包含了关于闪存中的镜像的加密信息, 标准的移动网络通信协议〔3“。
作为额外的结构。
NTIM和TIM非常相似,有很 为便于携带,LCD显示模块可选用小尺寸 多相同的数据结构,也存在本质上的差别。
LVDS信号驱动的显示屏,另加触摸屏及匹配的 镜像文件包含:版本信恩、闪存信息、镜像模 驱动电路作为输入模块。
块大小信息、镜像信息阵列、关键字信息阵列、 OEM保留区、平台数据签名信息。
3 系统的引导 4 外围设备及驱动 启动时,引导的ROM软件被预装入AR— MADA 610内部ROM。
引导的操作模式有授信 4.1多媒体(MMP)处理器 引导和非信任引导。
使用1 MHz主频的高性能的PJ4 CPU内 发现闪存方法:自动引导与引信引导。
核。
支持最高为1080P的H.264的视频图像编 初始化引导:当平台状态引信被编程为一个 解码。
高性能的3D图像引擎,无线加密模块 非0000的二进制值.平台被认为进入“初始化”。
(WTM)和信任区支持。
12M像素的主摄像机接 这种情况下。
引导ROM并不检测闪存;相反。
它 口,32位的DDR存储器接口工作时钟400 MHz。
试图从平台引导状态引信寄存器描述的闪存类型 高速的多个显示输出接口。
充足的外围设备接 中拷贝一个NTIM/TIM首部。
口,支持SD/MMC、USB、音频SSP(同步串行 对于授信引导,这是必须的,以维护平台授信 口)、UART等外围设备。
的根源。
对于非信任引导,它允许稍快速的引导, 支持高速的多显示接口:2个DSI接口,每个 但取消了修改闪存类型的灵活性。
如果引导 可达到800 Mbit/s的速度。
ROM不能发现闪存指示的NTIM或TIM首部, 支持虚拟通道:3个LCD控制器.可处理9 它就停止引导过程,等待USB或UART端口被 个重叠的物体。
其中6个可以缩放处理。
激活。
输出支持RGB888:内建EPD(E—Paper电泳 3.1下载性能 显示技术)控制器,使用帧缓冲工作模式。
通过USB或UART端口的下载性能可被激 4.2 VMeta视频应用程序接口(APIl 活或禁止。
VMeta视频编码器和译码器库构成了基础 引导ROM具有内建的能力,可以通过 的VMeta多格式视频编码器和译码器的硬件摘 FFURT或者USB口下载和运行印象(image)文 要层(HAL)。
HAL作为一个软件包发布,包含 件。
在系统调试期间或者引导失败情况下,可用 了用C语言表示的二进制库和一组头文件。
这 此方式引导,只是引导速度较慢。
OEM客户也 个库同时是独立于处理器体系结构和独立于 可通过此方式定制和调试软件。
oS的。
万方数据 第3期 陈卫东:基于Android控制的多媒体平板显示系统设计技术 视频编码器库负责把原始视频帧编码为视频 DecoderPopBuffer—Vm();弹出画面缓 元素流(VES)。
视频译码器库负责分解和译码 冲区。
VES的立体切片图、图片和连续级的首部,管理 编码器应用程序接口(API)如下: 宏模块和像素级的译码。
不在视频元素流层的任 EncoderlnitAlloc—Vm();初始化位流缓冲 何数据或者不直接与视频编码或译码相关的数 区、图像缓冲区、调用表、设置编码参数。
分配和 据,库不做处理。
初始化工作缓冲区。
视频编码器和译码器库和应用之间的软件接 EncodeFrame—Vm();编码帧。
口目标模型: EncoderFree—Vm();释放工作缓冲区。
API设计为面向目标的方式。
有以下2种目 EncodeSendCmd—Vm();如果没有其他的图 标: 像数据,发送命令给编码器。
视频编码器/译码器目标:表示基础的VMeta EncoderPushBuffer—Vm();把图像数据推 硬件。
如果系统中集成多个VMeta IP,则需要 入图像缓冲区。
多个视频编码器/译码器目标。
EncoderPopBuffer—Vm();弹出画面缓冲 流目标:表示(发生编码时)被编码或者(发生 区,输出流数据。
译码时)被译码的视频流。
如果有多个视频流同 4.3 2D/3D图像处理的硬件抽象层及应用程序 时被编码或者译码,则需要建立多个流目标并且 接口 关联到一个视频编码器或译码器目标。
体系设计提取出驱动硬件抽象层(HAL),作 如图2,对于5个流目标,使用2个对应的视 为2D/3D图像控制器的应用程序接口(API)。
频编解码器目标,进行关联处理。
4.3.1 HAI。
API的体系结构 可分为内核层和应用层。
内核层有以下模块:系统存储器堆、视频存储 器堆、命令队列、事件。
应用层有以下模块:背景转换、命令缓冲区。
驱动HAL代码包括:一个背景管理器;一个 表面管理器;API入口,用于控制基本图形硬件的 各种方法。
4.3.2应用程序接口 驱动HAL使用C语言代码提供最大的平台 接口。
使用不透明的结构以隐藏各方面内部信 息。
每个目标用一个指针指向一个结构变量,其 图2视频目标模型 内容是未知的。
当一个API入口被调用时,进入 Fig.2 Video object model 指向对应目标的指针。
基本目标:库中所有的目标(Object)是基于 译码器应用程序接口(API)如下: 图形内核指示器(gc)的有关类型来定义的,每个 DeeoderlnitAlloe_Vm();初始化位流缓冲 目标具有各自的目标类型定义。
区、调用表、设置译码参数和装载表。
分配和初始 举例,对于返回值的数据定义,有: 化工作缓冲区。
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