基于ANDROID4.X的智能電視電腦一體機(jī)的設(shè)計(jì)方案

2個(gè)內(nèi)帶的PS/2接口可以支持傳統(tǒng)的鍵盤與鼠標(biāo)輸入。

2系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

2.1主板集成的主要器件選擇

由于觸摸輸入的電視電腦一體機(jī)市場(chǎng)前景較好，許多IT廠商（例如聯(lián)想）都在從傳統(tǒng)的IT領(lǐng)域進(jìn)軍家電領(lǐng)域，許多家電企業(yè)如海爾也努力進(jìn)入IT領(lǐng)域，因此電腦電視觸摸屏的結(jié)合的一體機(jī)產(chǎn)品成為了各大巨頭重要的競(jìng)爭(zhēng)場(chǎng)所。Intel、AMD和VIA等更是不甘落后，相繼推出適合嵌入式應(yīng)用的高集成度、低功耗CPU和芯片組，甚至有的把CPU（1 GHz以上）、南橋、北橋及其他接口集成在一起。本主板集成選用1.2 GHz威盛QuadCore-E四核E系列處理器或1.0 GHz威盛Eden X2處理器及最新的威盛VX11H媒體系統(tǒng)芯片組，為微型化系統(tǒng)提供出色的計(jì)算性能。該系列屬于X86體系，可運(yùn)行WINDOWS8和ANDROID4.X嵌入式操作系統(tǒng)。從系統(tǒng)框圖中可以看出，在PC主板的基礎(chǔ)上增加了數(shù)字高清電視高頻頭和信道解碼部分電路以及模擬信號(hào)高頻頭和標(biāo)清信號(hào)的解碼電路，從而完成模擬電視與數(shù)字電視的接收功能，并通過USB3.0接口連接觸摸屏，實(shí)現(xiàn)觸摸輸入取代傳統(tǒng)的鍵盤與鼠標(biāo)輸入。通過PC主板自帶的語音輸入輸出口完成語音的輸入輸出，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)交流。采用最新的威盛EPIA-M920Mini-ITX主板不僅節(jié)約了研發(fā)成本，減少了一體機(jī)的體積，還降低了功率，減少了發(fā)熱量。

2.2 PC主板上的CPU選取

威盛QuadCore E系列處理器集成4個(gè)高性能64位核心，為嵌入式電視電腦一體機(jī)提供低功耗、高性能的多任務(wù)處理和出色的多媒體性能，四核64位最新處理器讓電視電腦一體機(jī)運(yùn)行速度更快。威盛QuadCore E系列處理器采用低功耗、高性能的多核架構(gòu)，可提供出色的多線程支持，實(shí)現(xiàn)低功耗的多任務(wù)執(zhí)行、多媒體回放、高運(yùn)算能力及互聯(lián)網(wǎng)瀏覽。

威盛QuadCore E系列處理器支持分布式處理，容易實(shí)現(xiàn)在各種多屏顯示環(huán)境中的應(yīng)用。威盛QuadCore E系列處理器支持64位操作系統(tǒng)，還具有自適應(yīng)超頻，擁有4 MB二級(jí)高速緩存及1 066 MHz V4總線等一系列性能。其低功耗設(shè)計(jì)在業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，如主頻為1.0+ GHz的威盛QuadCore E系列處理器（超低功耗版本）熱設(shè)計(jì)功耗在無風(fēng)扇配置下運(yùn)行功率僅為18 W.此外，威盛QuadCore E系列處理器還支持虛擬化技術(shù)，可在虛擬環(huán)境中運(yùn)行相關(guān)軟件和應(yīng)用，并對(duì)自身性能毫無影響。威盛QuadCore E系列處理器采用威盛PadLock先進(jìn)譯碼引擎，提供全球最快的AES加密，并實(shí)現(xiàn)了基于硬件的運(yùn)行數(shù)據(jù)加密，是運(yùn)行數(shù)據(jù)的內(nèi)容保護(hù)和系統(tǒng)安全的重要工具。威盛QuadCore E系列處理器提供主頻為1.0+ GHz、1.2+ GHz、1.46+ GHz的三種型號(hào)產(chǎn)品，它采用最新的40 nm制程工藝生產(chǎn)，21 mm×21 mm威盛NanoBGA2封裝，其核心尺寸僅為11 mm×6 mm，可與威盛C7、威盛Eden、威盛Nano X2處理器系列及威盛Eden E處理器完全地針腳兼容。

2.3一體機(jī)的主板和芯片組選擇

威盛EPIA-M920 Mini-ITX主板基于業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的Mini-ITX板型，尺寸為17 cm×17 cm.后面板I/O包括2個(gè)千兆以太網(wǎng)接口（可選）、2個(gè)USB 3.0接口、2個(gè)HDMI接口、1個(gè)VGA接口、1個(gè)COM接口、2個(gè)USB 2.0接口及音頻輸入、輸出插孔及麥克風(fēng)插孔。板載排針包括2個(gè)LVDS、1個(gè)USB 3.0接口及額外的4個(gè)USB 2.0接口、2個(gè)SATA接口、3個(gè)RS232接口支持5 V/12 V電壓、數(shù)字I/O、LPC、1個(gè)SD卡（SDHC/SDXC）及1個(gè)PCIe x4卡槽。該主板最高可支持16 GB、1 333 MHz DDR3內(nèi)存，此外，還提供ATX或直流電源支持。

威盛VX11H媒體系統(tǒng)芯片組支持DirectX11及3D立體顯示，它采用最新威盛Chromotion 5.0視頻處理器，提供高性能硬件高清視頻解碼。威盛Chromotion 5.0視頻處理器在1 080 p高清分辨率下為最新的MPEG-2、MPEG-4、VC1、WMV9及高清H.264視頻格式內(nèi)容提供硬件加速，為用戶提供極為豐富的娛樂體驗(yàn)。

2.4一體機(jī)模擬解碼芯片選擇

目前常用的模擬/數(shù)字信號(hào)解碼芯片都支持PAL/NTSC/SECAM多制式解碼，有些芯片還集成了三通道高速ADC或HDMI接收器等。主流的數(shù)字解碼芯片主要有ADI公司的ADV7184/ADV7403/ADV7441、TI公司的TVP5147/TVP5160、NXP公司的SAA711x、MICRONAS公司的VPC3230D、PW公司的PW2300/PW3300等。另外，選擇一體機(jī)的解碼芯片時(shí)還必須考慮其適應(yīng)的市場(chǎng)，如北美市場(chǎng)要考慮CCD/V-CHIP和立體聲，歐洲市場(chǎng)則要考慮圖文電視接收和SCART接口等。

此處的一體機(jī)解碼芯片選用功能較全的ADV744110來支持10位數(shù)字處理。該芯片可支持PAL/NTSC/SECAM多制式解碼，擁有兩路HDMI高清輸入，并支持12組模擬信號(hào)輸入，輸入的多類模擬信號(hào)可以是CVBS全電視信號(hào)、YpbPr分量信號(hào)、S-Video亮色分離信號(hào)和RGB基色信號(hào)，具有標(biāo)清模擬信號(hào)去鋸齒濾波器，可節(jié)約外加額外的濾波器成本。ADV7441擁有四路150 MHz帶寬的ADC，支持1 080 p的高清信號(hào)輸入及SXGA的RGB信號(hào)輸入，可自動(dòng)辨識(shí)電視系統(tǒng)（NTSC/PAL/SECAM），具有VBI功能，軟件完成TELETEXT和CCD/V-CHIP.數(shù)字輸出口可以是ITU656ITU601數(shù)字色差編碼信號(hào)或者24位的RGB信號(hào)。

2.5調(diào)諧器選擇

調(diào)諧器也稱高頻頭，它通常用鐵盒的屏蔽封裝。調(diào)諧器根據(jù)接收信號(hào)分為模擬、數(shù)字、數(shù)模一體化三種，其中有些數(shù)模一體化調(diào)諧器還具備信道解碼功能。調(diào)諧器從接收信號(hào)的制式上看，模擬信號(hào)調(diào)諧器可以做到全制式接收，數(shù)字信號(hào)調(diào)諧器的接收按地區(qū)分為DVB、ATSC、ISDB、DMB等。

同時(shí)，數(shù)字信號(hào)接收還因傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)不同，從而實(shí)現(xiàn)的信道編碼方式也不相同，如在歐洲有線網(wǎng)絡(luò)用DVB-C、地面廣播用DVB-T、衛(wèi)星廣播用DVB-S、手持設(shè)備用DVB-H等。 近年來體積更小的硅調(diào)諧器發(fā)展迅速，它不用鐵盒封裝，而是直接將硅集成電路焊接在電路板上，從而打破了傳統(tǒng)的調(diào)諧器概念，它具有體積小和成本低的優(yōu)勢(shì)。本一體機(jī)的調(diào)諧器選用NXP公司最新推出的新型數(shù)模一體化硅調(diào)諧器TDA18274，它不但兼容所有的模擬與數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)（PAL、NTSC、DVB-T、SECAM、DVB-C、ISDB-T、ATSC），而且TDA18274芯片自身可將中頻信號(hào)送至數(shù)字中頻解調(diào)器TDA8296，從而完成模擬電視解調(diào)，并輸出CVBS模擬電視信號(hào)，同時(shí)它把中頻信號(hào)也送到信道解碼器TDA10048，解出數(shù)字電視TS流。這部分電路框圖如圖2所示。

圖2 一體機(jī)電視信號(hào)接收電路框圖

2.6一體機(jī)的觸摸屏與液晶屏選取

觸摸屏（touch screen）又稱為觸控面板、觸控屏。當(dāng)人接觸屏幕上的圖形按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺信號(hào)通過觸摸屏控制板轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，送入CPU芯片，經(jīng)CPU處理，傳送到各種外設(shè)顯示，從而完成人機(jī)交互。用觸屏的動(dòng)作取代傳統(tǒng)的鍵盤與鼠標(biāo)輸入，并借助液晶來顯示畫面，它是構(gòu)建物聯(lián)終端，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的最流行的傳感技術(shù)。觸摸屏分為電阻式、電容式與壓電式等。因?yàn)閴弘娛接|摸屏同時(shí)具有電容屏幕的多點(diǎn)觸摸觸感和電阻屏的精準(zhǔn)穩(wěn)定，有別于電容屏的是，即使戴著手套或是沾水手指仍能進(jìn)行操作，所以我們選用壓電式觸摸屏。