基于RK3588的云電腦系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

云電腦是一種整體服務(wù)方案，包括云端資源、傳輸協(xié)議和云終端。用開放式云終端通過傳輸協(xié)議，把桌面、應(yīng)用、硬件等資源以按需服務(wù)、彈性分配的服務(wù)模式提供給用戶。用戶無需考慮構(gòu)建復(fù)雜的IT，就可實(shí)現(xiàn)單機(jī)多用戶。

與傳統(tǒng)電腦相比，云電腦盒子內(nèi)部沒有CPU、內(nèi)存和硬盤等硬件，這些硬件在云端，實(shí)現(xiàn)硬件的資源共享，按需分配。本文設(shè)計(jì)的云電腦系統(tǒng)精致小巧、方便攜帶、部署快捷、操作簡單；連接網(wǎng)絡(luò)、鼠標(biāo)、鍵盤和顯示后，可以訪問個(gè)人的桌面、數(shù)據(jù)和各種應(yīng)用。

1 整機(jī)系統(tǒng)方案

整體系統(tǒng)方案主控采用瑞芯微RK3588，Wi-Fi 采用瑞昱RTL8822CU。系統(tǒng)接通電源后，連接鼠標(biāo)、鍵盤，通過HDMI 連接到顯示上，即可作為普通電腦使用。云電腦整機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)如下：

圖1 云電腦整機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)主控采用瑞芯微RK3588，WIFI 采用瑞昱RTL8822CU。瑞芯微RK3588 是8K 旗艦芯片，采用ARM架構(gòu)，采用8 nm 先進(jìn)制程，集成了8 核64 位架構(gòu)，最大可配32 GB 大內(nèi)存，支持8K 視頻編解碼，具有高性能，低功耗等特點(diǎn)。瑞昱RTL8822CU 是一款高度集成的雙頻Wi-Fi + 藍(lán)牙5.0 2T2R SDIO3.0 模塊。支持802.11n 2.4 GHz 或5 GHz 雙頻段MIMO 和802.11acwave-2 MU-MIMO， 向后兼容IEEE 802.11a/b/g/n/ac標(biāo)準(zhǔn)，提供最大867 Mbit/s 的PHY 數(shù)據(jù)速率。主機(jī)接口符合無線局域網(wǎng)SDIO 1.1/2.0/3.0 標(biāo)準(zhǔn)，時(shí)鐘率高達(dá)208 MHz，BT 采用HS-UART 接口，包含藍(lán)牙V2.1/3.0/4.1/4.2，支持藍(lán)牙5.0 系統(tǒng)。

硬件系統(tǒng)主要包括： 電源模塊、時(shí)鐘、復(fù)位、DDR、EMMC、Wi-Fi 電路、USB 接口、HDMI 接口、網(wǎng)口電路。其中電源模塊、時(shí)鐘、復(fù)位、DDR、EMMC保證系統(tǒng)正常運(yùn)行；Wi-Fi 電路保證系統(tǒng)能通過無線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)電路保證系統(tǒng)能通過有線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)；USB 連接鼠標(biāo)、鍵盤，保證人與云電腦的交互；HDMI 連接顯示屏，實(shí)時(shí)顯示用戶操作畫面。硬件系統(tǒng)框圖如下。

圖2 硬件系統(tǒng)框圖

RK3588 芯片有兩個(gè)PLL 的電源， 分別是PLL_AVDD_1V8 和PLL_AVDD_0V8，為防止干擾PLL 電源被干擾，耦電容設(shè)計(jì)上必須靠近引腳擺放且單獨(dú)LDO 供電。給芯片Logic 和NPU 電源供電的電源芯片LDO 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，用來實(shí)現(xiàn)芯片復(fù)位，復(fù)位時(shí)間大于4 μs 可以保證芯片穩(wěn)定工作。晶振的XIN、XOUT 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， 晶體電路下方不能電源線或有高速信號(hào)穿過，并且不超過兩個(gè)過孔，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)線長誤差小于5 mil，DQS、DM 和DATA 的線長誤差小于10 mil，DQSnP、DQSnM 差分對(duì)線長誤差小于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。

3 云電腦系統(tǒng)信號(hào)處理流程

在信號(hào)處理流程上，除了支持硬件外設(shè)外，云電腦的核心內(nèi)容主要是要處理云端數(shù)據(jù)，因此在核心系統(tǒng)方案中，針對(duì)云端數(shù)據(jù)處理流程如下：

圖3 云端數(shù)據(jù)處理流程

其中圖模式是云電腦圖像變化頻率較低時(shí)使用的模式，整個(gè)云桌面是一張大的bitmap，每當(dāng)圖像有變化的時(shí)候只把變化區(qū)域的數(shù)據(jù)以RGBA 的格式傳到客戶端，然后客戶端對(duì)應(yīng)更新大圖中發(fā)生變化區(qū)域的數(shù)據(jù)。流模式是云桌面內(nèi)圖像變化頻率較高時(shí)使用的模式，這種模式下是把整個(gè)桌面圖像用h264 協(xié)議編碼后傳到客戶端，然后客戶端用的mediacodec解碼并渲染到表面上。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)一款基于RK3588 的云電腦系統(tǒng)，精致小巧、方便攜帶、部署快捷、操作簡單，具備極為廣闊的市場前景。

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年8月期）