在ARM Cortex-A8內(nèi)核處理器及android操作系統(tǒng)上實現(xiàn)雙屏異像顯示應(yīng)用

隨著ARM Cotex-A8與Android的組合越來越強大，其從智能移動終端如智能手機，平板電腦等消費電子領(lǐng)域滲透到各行各業(yè)的趨勢愈發(fā)明顯。但受制于芯片體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)構(gòu)架的設(shè)計，在Android平臺上通常只能實現(xiàn)同步雙屏的一些應(yīng)用，如下圖基于智能手機的顯示器應(yīng)用或者基于平板電腦的投影儀應(yīng)用：

圖1：手機接HDMI電視機

圖2：平板電腦接VGA投影儀

在這樣的應(yīng)用中，大屏主要作為小屏的延伸，其目的是讓視頻或顯示界面的可視區(qū)域變大，以便讓觀看的體驗更好或者讓更多的人看到小屏上的內(nèi)容。其操作的UI界面與內(nèi)容界面都同時顯示在不同的屏上。專業(yè)上可稱為同步雙顯或稱雙屏同像技術(shù)。而對于性能弱一點的處理器或操作系統(tǒng)，由于大屏的分辨率限制及視頻格式的差異化，要想實現(xiàn)流暢清晰的同步雙顯必須在系統(tǒng)設(shè)計上下非常大的功夫，即便如此還會有許多不如人意的地方。就ARM內(nèi)核的芯片來說，在其內(nèi)核達(dá)到Cotex-A8級別，GPU達(dá)到1080P級別的時候，實現(xiàn)同步雙顯已經(jīng)相對比較輕松，具有非常好的用戶體驗。目前已經(jīng)基本上成為高端智能手機或者平板電腦的標(biāo)配。

隨著移動世界往企業(yè)領(lǐng)域的滲透，我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中有下面這樣的案例：

圖3：工業(yè)現(xiàn)場，工業(yè)液晶屏顯示器作為人機交互，另一塊大屏顯示流水線上的實時監(jiān)控錄像，同時這個監(jiān)控被嵌入式處理器經(jīng)過視頻壓縮通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街醒肟刂剖业姆?wù)器電腦上。

圖4: 地鐵優(yōu)惠券廣告一體機：中間的屏作為人機交互操作界面如打印優(yōu)惠唬團(tuán)購查詢，上面的大屏則一直在進(jìn)行廣告播放。

圖5：醫(yī)療智能終端：醫(yī)生用小型操作屏進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入交互操作，病人端或設(shè)備端的大屏則顯示采集的數(shù)據(jù)曲線。

圖6：汽車娛樂的異步多屏顯示。駕駛位的屏作為GPS導(dǎo)航，主操作界面，后座的屏則播放廣告或是電影供乘客娛樂。

在上述的傳統(tǒng)多屏顯示不同內(nèi)容的解決方案多采用X86構(gòu)架的工業(yè)主板，擴展若干顯卡，或者需要多塊類PC構(gòu)架的產(chǎn)品來實現(xiàn)上述功能。如果能采用ARM構(gòu)架的解決方案好處是顯而易見的。面向工業(yè)行業(yè)的ARM芯片的低功耗和高低溫屬性，加上其輕型化，便攜式的特性，大大擴展了產(chǎn)品部署和活動的范圍。同時成本也較采用PC構(gòu)架的解決方案降低一半以上。

然而用基于ARM的處理器上實現(xiàn)上述雙屏異像解決方案需要非常高的技術(shù)積累，其在多通道顯示接口，不同的顯示設(shè)備的芯片及系統(tǒng)設(shè)計上都需要有較充足的經(jīng)驗，同時對芯片層，硬件層，內(nèi)核層，顯示框架層，操作系統(tǒng)框架層都需要有清晰的理解和研究，如果再結(jié)合多通道異步音頻，多通道異步視頻輸入則整個體系結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)前移動智能終端的能力范圍。所以目前在Android下還沒有實現(xiàn)雙屏異像的成熟的標(biāo)準(zhǔn)接口和商業(yè)案例。

飛思卡爾的iMX53芯片是面向工業(yè)汽車領(lǐng)域的現(xiàn)有成熟的最高端ARM處理器，辰漢電子在其上實現(xiàn)了異步雙屏或稱雙屏異像顯示技術(shù)。此技術(shù)已經(jīng)在嚴(yán)酷環(huán)境和豐富應(yīng)用的車載，戶外廣告等領(lǐng)域成功應(yīng)用。

圖7：基于iMX536的異步雙顯系統(tǒng)框圖。

該技術(shù)中，辰漢電子在深入研究i.MX53應(yīng)用處理器顯示特點及Android顯示單元框架的基礎(chǔ)上，開發(fā)了擁有專利的自底向上的雙屏異像Framework，給應(yīng)用開發(fā)者提供了標(biāo)準(zhǔn)的雙屏異像開發(fā)接口，主屏和次屏可任意切換，主屏上可實現(xiàn)任意android應(yīng)用程序。次屏上可實現(xiàn)多層內(nèi)容的顯示，可疊加文字、圖片、視頻等顯示信息，可進(jìn)行顯示區(qū)域分割，并且不同層之間可alpha透明度混合，充分滿足了工業(yè)應(yīng)用的需求，大大降低了實現(xiàn)上述工業(yè)類應(yīng)用的技術(shù)門檻。

該技術(shù)的一個重要特點是，其給雙屏異像應(yīng)用開發(fā)者提供的軟件接口與原生的Android應(yīng)用開發(fā)接口無縫兼容，應(yīng)用開發(fā)者使用Android SDK中原有的類、API即可在次屏上輸出顯示內(nèi)容，并且像普通Android應(yīng)用開發(fā)一樣，可以使用Java語言開發(fā)雙屏異像的應(yīng)用程序，開發(fā)者在很短時間內(nèi)即可熟練運用，開發(fā)非常方便。

毫無疑問，在當(dāng)前和未來的很長一段時間內(nèi)，CPU和OS的戰(zhàn)爭中，ARM和Android從移動設(shè)備出發(fā)，憑借著巨大的移動性優(yōu)勢，一定會不斷蠶食Wintel聯(lián)盟的傳統(tǒng)工業(yè)嵌入式陣地。一個新的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時代終究會呈現(xiàn)在人類的眼前。高性能雙屏異像技術(shù)的實現(xiàn)為拓展各種細(xì)分的應(yīng)用領(lǐng)域提供了全新的想象空間。