一種支持ANDROID4.X智能電視電腦一體機設(shè)計

　　隨著智能數(shù)字云電視和個人PC進(jìn)入每個家庭，觸摸屏輸入功能的設(shè)備也取代了傳統(tǒng)的鍵盤鼠標(biāo)，而支持ANDROID4.X觸摸功能的智能電視電腦一體機也會作為新一代典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而進(jìn)入千家萬戶。為此，本文提出了一種能夠支持ANDROID4.X觸摸功能的智能電視電腦一體機的設(shè)計方案，詳細(xì)介紹了觸摸屏電視電腦一體機的實現(xiàn)方法、系統(tǒng)硬件實現(xiàn)和軟件系統(tǒng)選用等。

　　0引言

　　當(dāng)前市場上實現(xiàn)電視電腦一體機解決方案主要有兩種方法：第一種方法是在現(xiàn)有的電視電路的基礎(chǔ)上增加數(shù)字解碼電路，然后外加PC主板方案。這類方案在前幾年被廣泛采用，它主要是電視、電腦兩機的簡單組合，集成度低、成本較高。第二種是專用單芯片方案，這是目前智能云電視的主流方法。

　　它主要采用的是性能較差的嵌入式主控板，從而實現(xiàn)了智能云電視的上網(wǎng)功能，但芯片性能低，主控板電路較簡單，性能較差，故對PC功能的支持有限，完成不了PC機的正常工作，且成本較高，后期開發(fā)難度較大。本文提出第三種方法是智能電視電腦一體化方案，它通過改造傳統(tǒng)的PC主板來解決。由于PC主板功能強大，性能較高，而且其功能靈活多變，容易通過USB接口接入觸摸屏，并通過觸摸屏輸入解決了傻瓜用戶不能使用鍵盤的苦惱，簡單化用戶的使用，是智能電腦電視一體機的傻瓜化應(yīng)用，并支持語音輸入與輸出，能滿足未來家庭數(shù)字化需求，智能電視云化的物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用。

　　1觸摸屏電視電腦一體機的實現(xiàn)方法

　　本方案是在PC主板上增加模擬信號的接收和解碼，以及數(shù)字信號的接收和解碼電路，讓電視信號可以輸入PC主板，從而實現(xiàn)智能云電視功能，并通過PC主板上的USB3.0接口接入觸摸屏，最終實現(xiàn)帶觸摸功能的電視電腦一體機，并支持傳統(tǒng)的鍵盤鼠標(biāo)輸入操作，同時也支持麥克風(fēng)輸入與音箱輸出。圖1所示是帶有觸摸屏輸入功能的電視電腦一體機的電路框圖。

　　圖1 帶有觸摸屏輸入功能的電視電腦一體機電路框圖

　　首先，本系統(tǒng)在PC主板上增加模擬電路，用于實現(xiàn)模擬電視信號的接收。射頻模擬電視信號通過一體化調(diào)諧器(高頻頭)接收，解調(diào)后輸出視頻信號，再送給主板上的模擬解碼芯片。同時，AV輸入的模擬視頻信號或者S-VIDEO輸入的模擬視頻信號也輸入到主板上的此解碼芯片。主板上的此模擬解碼芯片的作用是把各類模擬信號經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號后再經(jīng)過數(shù)字處理、解碼，最后輸出格式為ITU656或ITU601的數(shù)字信號。

　　其次，在PC主板上增加數(shù)字電路，實現(xiàn)數(shù)字電視信號的接收。讓PC主板接收數(shù)字電視信號比接收模擬信號并完成信號調(diào)制和解調(diào)相對復(fù)雜些，主板的數(shù)字電路通過高頻頭(調(diào)諧器)接收射頻數(shù)字電視信號并完成信道解碼后輸出串行的TS流。由于數(shù)字電視信號通常是加密的信號，這時還需對TS流進(jìn)行解密操作。經(jīng)過解密的TS流最后送給芯片組，由此芯片組完成MPEG2信源解碼。經(jīng)芯片組動態(tài)降噪、去隔行處理、格式變換、圖像細(xì)節(jié)增強等處理操作后，標(biāo)清和高清的電視信號被轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一格式(如1 920×1 080 P/60 Hz)的LVDS信號，并送給LCD顯示屏，完成電視信號的輸出，從而實現(xiàn)電視功能。由于PC主板接口較豐富，USB接口較多，且支持最新的USB3.0接口，因此可以外接觸摸屏，完成觸摸功能的輸入操作，這也可以取代傳統(tǒng)的鍵盤與鼠標(biāo)操作。另外，此主板還帶有音頻輸入輸出接口，可以完成聲音的輸入與輸出，此主板還支持目前四核的威盛處理器，支持最新的DDR3內(nèi)存。與傳統(tǒng)的嵌入式主板相比，此主板功能強大，不僅可以裝入嵌入式操作系統(tǒng)WINCE或LINUX，也可以支持最新的WIN8與ANDROID系統(tǒng)。內(nèi)帶2個SATA接口可以接硬盤和光驅(qū)，其余的USB3.0接口，讓U盤安裝ANDROID等系統(tǒng)成為可能，且USB3.0的速度較USB2.0提高速度十倍以上。

　　2個內(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市場前景較好，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)合的一體機產(chǎn)品成為了各大巨頭重要的競爭場所。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)提供出色的計算性能。該系列屬于X86體系，可運行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高頻頭和標(biāo)清信號的解碼電路，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，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的人機交流。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個高性能64位核心，為嵌入式電視電腦一體機提供低功耗、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運行速度更快。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，實現(xiàn)低功耗的多任務(wù)執(zhí)行、多媒體回放、高運算能力及互聯(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二級高速緩存及1 066 MHz V4總線等一系列性能。其低功耗設(shè)計在業(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)計功耗在無風(fēng)扇配置下運行功率僅為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)境中運行相關(guān)軟件和應(yīng)用，并對自身性能毫無影響。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，并實現(xiàn)了基于硬件的運行數(shù)據(jù)加密，是運行數(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個千兆以太網(wǎng)接口(可選)、2個USB 3.0接口、2個HDMI接口、1個VGA接口、1個COM接口、2個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LVDS、1個USB 3.0接口及額外的4個USB 2.0接口、2個SATA接口、3個RS232接口支持5 V/12 V電壓、數(shù)字I/O、LPC、1個SD卡(SDHC/SDXC)及1個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。