基于RK3588的8K无线投屏系统软硬件设计.pdf

2023.8电子产品世界设计应用消费类电子Design&Application基于RK3588的8K无线投屏系统软硬件设计Software and hardware design of 8K wireless projection system based on RK3588赵 曈（康佳集团股份有限公司，深圳518057）摘 要：设计了一款8K无线投屏系统，主控采用瑞芯微RK3588，WiFi采用瑞昱RTL88222CU；支持HDMI2.1接口；支持DLNA投屏协议、Airplay投屏协议和Miracast投屏协议；系统最大支持8路跨协议同时投屏。关键词：无线投屏；8路投屏；混合投屏；RK3588；RTL88222CU无线投屏就是通过无线传输的方式将移动设备（如手机、平板、笔记本、电脑）的画面“实时地”投射到支持此功能的外设大屏幕上，实现多屏共享。它具有连线少、简单易操作、实时传输、稳定性和多人协作等特点。目前主流无线投屏系统只支持 4 路投屏，且 4 路长时间投屏时容易出现卡顿、花屏等现象，严重影响了会议体验。本文设计的一款 8K 无线投屏系统，支持 8 路跨协议同时投屏，性能稳定，投屏效果更好，且支持单路 8K60FPS 投屏，给会议带来极致体验。1 硬件设计无线投屏系统主控采用瑞芯微 RK3588，WiFi 采用瑞昱 RTL88222CU。系统 HDMI2.1 接口，无线投屏系统通过HDMI将移动设备（如手机、平板、笔记本、电脑）的画面传输到外设大屏上；无线投屏系统采用 5V/2A供电。1.1 RK3588介绍瑞芯微 RK3588 是 8K 旗舰芯片，采用 ARM 架构，它采用 8 nm 先进制程，集成了 8 核 64 位架构，最大可配 32GB 大内存，支持 8K 视频编解码，具有高性能，低功耗等特点，。1.2 RTL88222CU介绍瑞昱 RTL88222CU 是一款高度集成的双频 Wi-Fi+蓝牙 5.0 2T2R SDIO3.0 模块。支持 802.11n 2.4 GHz 或 5GHz 双频段 MIMO 和 802.11ac wave-2 MU-MIMO，向后兼容 IEEE 802.11a/b/g/n/ac 标准，提供最大 867 Mbps 的PHY数据速率。主机接口符合无线局域网SDIO 1.1/2.0/3.0标准，时钟率高达 208 MHz，BT 采用 HS-UART 接口，包含蓝牙 V2.1/3.0/4.1/4.2，支持蓝牙 5.0 系统。1.3 硬件设计无线投屏系统硬件电路主要包括主控电路、Wi-Fi 电路、电源电路、时钟复位电路、USB接口和 HDMI 接口等。硬件电路如图 2：RK3588HDMI2.1DDR4FLASH复位时钟电源WIFIRTL8821CS图2其中，系统采用 5V/2A 供电，电源电路、时钟复位电路保证系统正常运行，WIFI 用于移动设备（如手机、手机平板笔记本无线投屏系统外设大屏幕HDMI2.1图178ELECTRONIC ENGINEERING&PRODUCT WORLD 2023.8$消费类电子电子产品世界Design设计应用&Application平板、笔记本、电脑）无线连接，HDMI 线缆把无线投屏获取的移动设备画面实时的显示在大屏上。RK3588 芯片有两个 PLL 的电源，分别是 PLL_AVDD_1V8 和 PLL_AVDD_0V8，为防止干扰 PLL 电源被干扰，耦电容设计上必须靠近引脚摆放且单独LDO 供电。给芯片 Logic 和 NPU 电源供电的电源芯片LDO 供电能力大于 2 A，否则系统会不稳定。24 MHz晶振和内部反馈电路共同构成了系统的时钟电路，芯片的 nPOR 引脚低电平有效，用来实现芯片复位，复位时间大于 4 s 可以保证芯片稳定工作。晶振的 XIN、XOUT 信号在 PCB 设计时走线全程做包地处理，并保证这些信号有完整的参考地，晶体电路下方不能电源线或有高速信号穿过，并且不超过两个过孔，晶振靠近主控放置。DDR 组内的不同信号线之间和组间两相邻信号线均要保持“3W”原则，CLKP、CLKN 差分对线长误差小于 5 mil，DQS、DM 和 DATA 的线长误差小于 10 mil，DQSnP、DQSnM 差分对线长误差小于 5 mil。FLASH 保持信号参考平面完整避免信号走线穿越电源分割区域，相邻信号走线间距保持“3W”原则。2 软件设计软件遵循 Android 的系统架构，从下到上依次是内核(Linux Kernel)、运行时环境(Android Runtime)、库(Libraries)、应用框架(Application Framework)、应用(Applications)。我们主要修改应用框架和应用，而且分功能模块开发，每个功能模块独立于其他模块，最大限度减少耦合，方便后续功能扩展。2.1 内核(Linux Kernel)Android 基于 Linux 4.4 提供核心系统服务，例如：安全、内存管理、进程管理、网络堆栈、驱动模型。Linux Kernel 也作为硬件和软件之间的抽象层，它隐藏具体硬件细节而为上层提供统一的服务。2.2 运行时环境(Android Runtime)Android 包含一个核心库的集合，提供大部分在Java 编程语言核心类库中可用的功能。每一个 Android应用程序是 Dalvik 虚拟机中的实例，运行在他们自己的进程中。Dalvik 虚拟机设计成，在一个设备可以高效地运行多个虚拟机。2.3 库(Libraries)Android 包含一个 C/C+库的集合，供 Android 系统的各个组件使用。这些功能通过 Android 的应用程序框架(application framework)暴露给开发者。2.4 应用框架(Application Framework)通过提供开放的开发平台，Android 使开发者能够编制极其丰富和新颖的应用程序。开发者可以自由地利用设备硬件优势、访问位置信息、运行后台服务、设置闹钟、向状态栏添加通知等等。开发者可以完全使用核心应用程序所使用的框架 APIs。应用程序的体系结构旨在简化组件的重用，任何应用程序都能发布他的功能且任何其他应用程序可以使用这些功能(需要服从框架执行的安全限制)。2.5 应用(Applications)Android 装配一个核心应用程序集合，包括电子邮件客户端、SMS 程序、日历、地图、浏览器、联系人和其他设置。所有应用程序都是用 Java 编程语言写。更加丰富的应用程序有待我们去开发。软件结构如下：A PPLIC A TIO N SHomeContactsPhoneBrowserA PPLIC A TIO N FRA M EW O RKActivity managerWindow managerContect ProvidersView SystemPackage ManagerTelephony ManagerResourse ManagerNotificationManagerLocation ManagerLIBRA RIESSurface ManagerMedia FrameworkSQLiteCore librariesOpenGLFreeTypeWebKitDalyik VirtualSGLSSLlibcLIN U X K ERN ELDisplay DriverCamera DriverFlash Memory DriverBinder DriverKeypad DriverWiFi DriverAudio DriverPower Management图33 结束语本文本文设计了一款 8K 无线投屏系统，支持 8 路跨协议同时投屏，且支持单路 8K60FPS 投屏，实验证明本文设计的无线投屏系统性能稳定，投屏效果好。