一種支持ANDROID4.X智能電視電腦一體機設計

　　隨著智能數字云電視和個人PC進入每個家庭，觸摸屏輸入功能的設備也取代了傳統(tǒng)的鍵盤鼠標，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)網應用而進入千家萬戶。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計方案，詳細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上增加數字解碼電路，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用，并支持語音輸入與輸出，能滿足未來家庭數字化需求，智能電視云化的物聯(lián)網的重要應用。

　　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)的鍵盤鼠標輸入操作，同時也支持麥克風輸入與音箱輸出。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諧器(高頻頭)接收，解調后輸出視頻信號，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過ADC轉化成數字信號后再經過數字處理、解碼，最后輸出格式為ITU656或ITU601的數字信號。

　　其次，在PC主板上增加數字電路，實現(xiàn)數字電視信號的接收。讓PC主板接收數字電視信號比接收模擬信號并完成信號調制和解調相對復雜些，主板的數字電路通過高頻頭(調諧器)接收射頻數字電視信號并完成信道解碼后輸出串行的TS流。由于數字電視信號通常是加密的信號，這時還需對TS流進行解密操作。經過解密的TS流最后送給芯片組，由此芯片組完成MPEG2信源解碼。經芯片組動態(tài)降噪、去隔行處理、格式變換、圖像細節(jié)增強等處理操作后，標清和高清的電視信號被轉換成統(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)。內帶2個SATA接口可以接硬盤和光驅，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個內帶的PS/2接口可以支持傳統(tǒng)的鍵盤與鼠標輸入。

　　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領域進軍家電領域，許多家電企業(yè)如海爾也努力進入IT領域，因此電腦電視觸摸屏的結合的一體機產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主板的基礎上增加了數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清信號的解碼電路，從而完成模擬電視與數字電視的接收功能，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)標準的人機交流。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，可提供出色的多線程支持，實現(xiàn)低功耗的多任務執(zhí)行、多媒體回放、高運算能力及互聯(lián)網瀏覽。

　　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。其低功耗設計在業(yè)內處于領先地位，如主頻為1.0+ GHz的威盛QuadCore E系列處理器(超低功耗版本)熱設計功耗在無風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，可在虛擬環(huán)境中運行相關軟件和應用，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據加密，是運行數據的內容保護和系統(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的三種型號產品，它采用最新的40 nm制程工藝生產，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)內標準的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視頻格式內容提供硬件加速，為用戶提供極為豐富的娛樂體驗。