基于RK3588的8K無線投屏系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

無線投屏就是通過無線傳輸?shù)姆绞綄⒁苿?dòng)設(shè)備（如手機(jī)、平板、筆記本、電腦）的畫面“實(shí)時(shí)地”投射到支持此功能的外設(shè)大屏幕上，實(shí)現(xiàn)多屏共享。它具有連線少、簡(jiǎn)單易操作、實(shí)時(shí)傳輸、穩(wěn)定性和多人協(xié)作等特點(diǎn)。

目前主流無線投屏系統(tǒng)只支持4 路投屏，且4 路長(zhǎng)時(shí)間投屏?xí)r容易出現(xiàn)卡頓、花屏等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了會(huì)議體驗(yàn)。本文設(shè)計(jì)的一款8K 無線投屏系統(tǒng)，支持8 路跨協(xié)議同時(shí)投屏，性能穩(wěn)定，投屏效果更好，且支持單路8K@60FPS 投屏，給會(huì)議帶來極致體驗(yàn)。

1 硬件設(shè)計(jì)

無線投屏系統(tǒng)主控采用瑞芯微RK3588，WiFi 采用瑞昱RTL88222CU。系統(tǒng)HDMI2.1 接口，無線投屏系統(tǒng)通過HDMI 將移動(dòng)設(shè)備（如手機(jī)、平板、筆記本、電腦）的畫面?zhèn)鬏數(shù)酵庠O(shè)大屏上；無線投屏系統(tǒng)采用5V/2A供電。

1.1 RK3588介紹

瑞芯微RK3588 是8K 旗艦芯片，采用ARM 架構(gòu)，它采用8 nm 先進(jìn)制程，集成了8 核64 位架構(gòu)，最大可配32GB 大內(nèi)存，支持8K 視頻編解碼，具有高性能，低功耗等特點(diǎn)，。

1.2 RTL88222CU介紹

瑞昱RTL88222CU 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5GHz 雙頻段MIMO 和802.11ac wave-2 MU-MIMO，向后兼容IEEE 802.11a/b/g/n/ac 標(biāo)準(zhǔn)，提供最大867 Mbps 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)。

圖1

1.3 硬件設(shè)計(jì)

無線投屏系統(tǒng)硬件電路主要包括主控電路、Wi-Fi 電路、電源電路、時(shí)鐘復(fù)位電路、USB接口和HDMI 接口等。硬件電路如圖2：

圖2

其中，系統(tǒng)采用5V/2A 供電，電源電路、時(shí)鐘復(fù)位電路保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，WIFI 用于移動(dòng)設(shè)備（如手機(jī)、平板、筆記本、電腦）無線連接，HDMI 線纜把無線投屏獲取的移動(dòng)設(shè)備畫面實(shí)時(shí)的顯示在大屏上。

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(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。

2 軟件設(shè)計(jì)

軟件遵循Android 的系統(tǒng)架構(gòu)，從下到上依次是內(nèi)核(Linux Kernel)、運(yùn)行時(shí)環(huán)境(Android Runtime)、庫(Libraries)、應(yīng)用框架(Application Framework)、應(yīng)用(Applications)。我們主要修改應(yīng)用框架和應(yīng)用，而且分功能模塊開發(fā)，每個(gè)功能模塊獨(dú)立于其他模塊，最大限度減少耦合，方便后續(xù)功能擴(kuò)展。

2.1 內(nèi)核(Linux Kernel)

Android 基于Linux 4.4 提供核心系統(tǒng)服務(wù)，例如：安全、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)堆棧、驅(qū)動(dòng)模型。Linux Kernel 也作為硬件和軟件之間的抽象層，它隱藏具體硬件細(xì)節(jié)而為上層提供統(tǒng)一的服務(wù)。

2.2 運(yùn)行時(shí)環(huán)境(Android Runtime)

Android 包含一個(gè)核心庫的集合，提供大部分在Java 編程語言核心類庫中可用的功能。每一個(gè)Android應(yīng)用程序是Dalvik 虛擬機(jī)中的實(shí)例，運(yùn)行在他們自己的進(jìn)程中。Dalvik 虛擬機(jī)設(shè)計(jì)成，在一個(gè)設(shè)備可以高效地運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)。

2.3 庫(Libraries)

Android 包含一個(gè)C/C++ 庫的集合，供Android 系統(tǒng)的各個(gè)組件使用。這些功能通過Android 的應(yīng)用程序框架(application framework) 暴露給開發(fā)者。

2.4 應(yīng)用框架(Application Framework)

通過提供開放的開發(fā)平臺(tái)，Android 使開發(fā)者能夠編制極其豐富和新穎的應(yīng)用程序。開發(fā)者可以自由地利用設(shè)備硬件優(yōu)勢(shì)、訪問位置信息、運(yùn)行后臺(tái)服務(wù)、設(shè)置鬧鐘、向狀態(tài)欄添加通知等等。開發(fā)者可以完全使用核心應(yīng)用程序所使用的框架APIs。應(yīng)用程序的體系結(jié)構(gòu)旨在簡(jiǎn)化組件的重用，任何應(yīng)用程序都能發(fā)布他的功能且任何其他應(yīng)用程序可以使用這些功能( 需要服從框架執(zhí)行的安全限制)。

2.5 應(yīng)用(Applications)

Android 裝配一個(gè)核心應(yīng)用程序集合，包括電子郵件客戶端、SMS 程序、日歷、地圖、瀏覽器、聯(lián)系人和其他設(shè)置。所有應(yīng)用程序都是用Java 編程語言寫。更加豐富的應(yīng)用程序有待我們?nèi)ラ_發(fā)。軟件結(jié)構(gòu)如下：

圖3

3 結(jié)束語

本文本文設(shè)計(jì)了一款8K 無線投屏系統(tǒng)，支持8 路跨協(xié)議同時(shí)投屏，且支持單路8K@60FPS 投屏，實(shí)驗(yàn)證明本文設(shè)計(jì)的無線投屏系統(tǒng)性能穩(wěn)定，投屏效果好。

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年8月期）