基于SSD202D的便攜式投屏盒設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

便攜式投屏盒就是利用Wi-Fi 信號(hào)將智能終端（如手機(jī)、平板、筆記本、電腦）的畫(huà)圖投射到外設(shè)大屏上。便攜式投屏盒只有名片夾大小，具有攜帶方便、連線少、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

1 硬件設(shè)計(jì)

便攜式投屏盒主控采用星宸SSD202D，Wi-Fi 采用星宸SSW105。系統(tǒng)使用Type-C 供電，HDMI 輸出。為了滿足直播需求，便攜式投屏設(shè)置了橫屏和豎屏切換按鍵，用戶不需要旋轉(zhuǎn)手機(jī)，通過(guò)按鍵就可以滿足橫豎屏顯示，從而給直播用戶帶來(lái)更好的體驗(yàn)。

1.1 SSD202D介紹

SSD202D 接口豐富， 雙核Cortex-A7 主頻高達(dá)1.2 GHz，集成128 MB 內(nèi)存，支持大容量存儲(chǔ)擴(kuò)展，可運(yùn)行Linux+QT，工作溫度-20 ℃~+85 ℃。SSD202D采用32 kHz 頻率的外接晶體驅(qū)動(dòng)實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC），可保持時(shí)間當(dāng)主系統(tǒng)時(shí)鐘關(guān)閉時(shí)縮放。H.264/H.265 引擎解碼來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的視頻流并發(fā)送它們被送到顯示子系統(tǒng)。在輸出到TTL 或MIPI TX 面板之前，可以使用關(guān)于亮度/ 對(duì)比度/ 飽和度/ 清晰度，以提供最佳的圖像質(zhì)量。NOR 或NAND 閃存是通常為操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件保留。此外，其他外圍設(shè)備，如SAR ADC、音頻支持ADC/DAC、UARTs、PWMs、GPIOS 和spi，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的最大靈活性。此外，SSD202D 還支持安全引導(dǎo)和個(gè)性化身份驗(yàn)證機(jī)制來(lái)保護(hù)系統(tǒng)。AES/DES/3DES密碼引擎還可以幫助加密壓縮的視頻/ 音頻流以保護(hù)隱私。

1.2 SSW105 介紹

SSW105 是一款低功耗單芯片設(shè)備，集成度高。支持所有1、2、5.5 和11 Mbps 的強(qiáng)制性IEEE 802.11b數(shù)據(jù)速率，所有6、9、12、18、24、36、48 和54 Mbps的802.11g 有效載荷數(shù)據(jù)速率，以及802.11n MCS0〜MCS7，HT20 / HT40、800 ns 和400 ns 保護(hù)間隔。它包括1 個(gè)雙頻WLAN CMOS 高效功率放大器（PA）和1 個(gè)內(nèi)部低噪聲放大器（LNA）。射頻前端是單端雙向輸入和輸出.SSW105 具有附加的LDO 和DCDC 降壓轉(zhuǎn)換器，可為數(shù)字和模擬電源提供噪聲隔離，并以最低的BOM 成本實(shí)現(xiàn)出色的電源效率。外設(shè)接口，包括SPI_MASTER，UART_DATA，UART_DEBUG，I2C_MASTER，I2S 等?；赟SW105 的設(shè)計(jì)所需的唯一外部時(shí)鐘源是高速晶體或振蕩器。SSW105AT 僅支持兩個(gè)參考時(shí)鐘，分別為25 MHz 和40 MHz。SSW105BT 支持多種參考時(shí)鐘，包括19.2、20、24、25、26、38.4、40 和52 MHz。

1.3 硬件設(shè)計(jì)

便攜式投屏盒硬件電路主要包括主控電路、Wi-Fi電路、電源電路、橫豎屏切換開(kāi)關(guān)、HDMI 轉(zhuǎn)換電路、HDMI 接口等。硬件電路框圖如圖1。

其中，Type-C 給便攜式投屏盒供電，橫豎屏按鍵切換大屏顯示畫(huà)面的橫豎屏，SSW105 Wi-Fi 芯片用于移動(dòng)設(shè)備（如手機(jī)、平板、筆記本、電腦）無(wú)線連接，HDMI芯片把主控接收的畫(huà)面轉(zhuǎn)換成HDMI 輸出的格式，HDMI 線纜把無(wú)線投屏獲取的移動(dòng)設(shè)備畫(huà)面實(shí)時(shí)的顯示在大屏上。

SSD202D 芯片內(nèi)核電壓是1.0 V，為防止被干擾，耦電容設(shè)計(jì)上必須靠近引腳擺放且單獨(dú)DC-DC 供電，DC 芯片供電能力大于2 A，否則系統(tǒng)會(huì)不穩(wěn)定。24 MHz 晶振和內(nèi)部反饋電路共同構(gòu)成了系統(tǒng)的時(shí)鐘電路，芯片的nPOR 引腳低電平有效，用來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片復(fù)位，復(fù)位時(shí)間大于3 μs 可以保證芯片穩(wěn)定工作。晶振的X_IN、X_OUT 信號(hào)在PCB 設(shè)計(jì)時(shí)走線全程做包地處理，并保證這些信號(hào)有完整的參考地， 晶體電路下方不能有電源線或高速信號(hào)穿過(guò)，并且不超過(guò)兩個(gè)過(guò)孔，晶振靠近主控放置。DDR 組內(nèi)的不同信號(hào)線之間和組間兩相鄰信號(hào)線均要保持“3W”原則，CLKP、CLKN 差分對(duì)線長(zhǎng)誤差小于5 mil，DQS、DM 和DATA 的線長(zhǎng)誤差小于10 mil，DQSnP、DQSnM 差分對(duì)線長(zhǎng)誤差小于5 mil。FLASH 保持信號(hào)參考平面完整避免信號(hào)走線穿越電源分割區(qū)域，相鄰信號(hào)走線間距保持“3W”原則。

橫豎屏大屏顯示畫(huà)面通過(guò)橫豎屏按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：系統(tǒng)默認(rèn)橫屏顯示，當(dāng)系統(tǒng)主控收到按鍵信號(hào)（低電平）時(shí)，系統(tǒng)把橫屏切換成豎屏。電路設(shè)計(jì)如圖2。

圖2

2 軟件設(shè)計(jì)

便攜式投屏盒軟件主要功能是：將用戶智能終端（如手機(jī)，平板，筆記本電腦等）的屏幕畫(huà)面以鏡像的模式，無(wú)線傳輸?shù)斤@示器或者其它大屏設(shè)備上。軟件架構(gòu)如圖3。

軟件運(yùn)行過(guò)程如下：

1）投屏 器開(kāi)啟投屏功能并等待投屏連接請(qǐng)求。

2）投屏源設(shè)備搜索到投屏器后向投屏器發(fā)起投屏請(qǐng)求。

3）投屏器和投屏源設(shè)備協(xié)商投屏相關(guān)規(guī)格及信息。投屏成功后投屏源設(shè)備將音視頻及投屏相關(guān)信息通過(guò)Wi-Fi 發(fā)送給投屏器。

4）投屏器解析投屏源設(shè)備的音視頻流并給到解碼模塊。

5）解碼完成后將解碼后音視頻數(shù)據(jù)給到音視頻處理模塊，依照用戶設(shè)置對(duì)音視頻

6）數(shù)據(jù)進(jìn)行縮放、裁剪、旋轉(zhuǎn)操作。

7）最后將最終畫(huà)面轉(zhuǎn)成 HDMI 輸出。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一款便攜式投屏盒，支持橫豎屏切換；支持Miracast、display、Airplay 等投屏協(xié)議， 支持Windows、Android、鴻蒙、iOS、macOS 等智能終端投屏。實(shí)驗(yàn)證明便攜式投屏盒攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高，深受直播用戶信賴。

參考文獻(xiàn)：

[1] 謝眾.視頻會(huì)議系統(tǒng)組網(wǎng)方式及系統(tǒng)可靠性分析研究[A].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電力通信專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第十三屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,2022.

[2] 鄭東飛,張錕.基于云平臺(tái)的視頻會(huì)議系統(tǒng)[A].2020年(第八屆)中國(guó)水利信息化技術(shù)論壇論文集,2020.

[3] 張洪英,杜鹢,于麗娜.視頻會(huì)議系統(tǒng)圖像質(zhì)量評(píng)價(jià)模型研究與實(shí)現(xiàn)[A].第五屆中國(guó)指揮控制大會(huì)論文集,2017.

[4] 王飛.視頻會(huì)議系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用探究[A].2022工程建設(shè)與管理研討會(huì)論文集,2022.

[5] 高鵬.視頻會(huì)議系統(tǒng)的云網(wǎng)融合應(yīng)用[A].2021電力行業(yè)信息化年會(huì)論文集,2021.

[6] 彭太維,劉宇明,郁松,等.基于虛擬化平臺(tái)的視頻會(huì)議系統(tǒng)混合組網(wǎng)研究[A].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電力通信專(zhuān)業(yè)委員會(huì)第十三屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2022.

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年4月期）