基于Android的家庭體感娛樂平臺的設計與實現

引言

本文基于TI公司的OMAP3515開源平臺設計了一款客廳游戲主機，開源軟件平臺使用Linux系統，獨立移植了更流行、界面更友好的Andro id系統，開發了平臺軟件SDK，研發了hopoplayer播放器，支持Flash格式的游戲，并建立了友好的移植框架，可方便地移植到其他平臺使用，主機使用體感手柄控制顯示界面和操控體感游戲。完整的家庭體感娛樂平臺如圖1所示。


1 客廳游戲主機

客廳游戲主機基于TI公司的OMAP3515開源平臺設計。軟件上，可以選擇Android系統，也可以選擇Linux系統。Android系統也是基于開源Linux系統內核，所以沒計網卡驅動、HDMI驅動、音頻驅動、顯示驅動、NANDFlash驅動、USB驅動原理相同。硬件上，更換了網卡芯片、電源管理芯片、音頻解碼芯片、USB芯片和NANDFlash芯片，增加了HDMI驅動芯片。

Linux系統和Android系統使用相同的引導程序x-loader、u-boot，設計不同的kernel和文件系統，修改不同的啟動參數即可選擇Linux系統或Android系統。

移植Android系統到嵌入式Linux平臺設備，主要有兩種方法：一種是在使用的內核里打Android補丁，補丁量比較大，出錯的機會也大，移植時間也會很長；另一種是使用開源的Android系統，將平臺的驅動和配置等打補丁，添加到Android系統中，本文采用了這種方法。

1．1 下載Android源碼和建立編譯環境

主機系統：Linux Fedora 10。

(1)下載Android源碼

(2)建立編譯環境
①準備需要的片發包：



1．2 移植Android系統的主要流程

①首先到http：／／code．google．com／p／rowboat／wiki／Source網站，參考說明下載2．6．29 kernel和omap3evm-donut-2009-12-22．tar．bz2文件系統。
如果只下載TI OMAP3EVM內核，可以使用gitclone git：／／gitorious．org／rowboat／kernel．git。

②修改uboot的啟動參數：setenv bootargs‘mere=128M console=ttyS2．115200n8 root=／dev／mmcblkop2rw init=／init rootwai t’。

③把平臺上在TIOMAP3EVM中修改的內容打補丁，移植到步驟①下載的內核中，重點是針對平臺的驅動和顯示部分。

④拷貝修改后內核的ulmage和文件系統到的SD 卡中，從SD卡啟動Android系統。

⑤啟動后首先出現機器人LOGO，然后出現“android”字體LOGO，最后出現Android主界面。

⑥優化、修改啟動界面，如需要從NAND Flash啟動則修改相應的啟動參數和文件系統等。

1．3 主機框架

主機框架如圖2所示。


1．4 主機驅動

主機基于Android系統，驅動主要包括網卡驅動、HDMI驅動、音頻驅動、顯示驅動。

1．4．1 網卡驅動

網卡原理圖如圖3所示。

uboot中修改支持LAN9220網卡：針對硬件原理圖修改初始化I／O口、IRQ口，根據OMAP3530手冊的寄存器描述調整配置，完成網卡ID號識別、網卡初始化和makefile修改。
內核中修改支持LAN9220網卡：從原理圖確認網卡訪問基址為0x18000000(gpmc_cs3的基址)，這個是物理地址，總線位寬為16，中斷引腳為GPMC_IRQ(對應OMAP3530的GPIO65)，增加LAN9220平臺設備，配置內核將LAN9220靜態編譯進內核。

1．4．2 HDMI驅動

HDMI驅動包括平臺設備注冊和中斷、熱插拔初始化、HDMI音頻設備注冊和初始化、視頻分辨率設置和初始化，參考AD9889B AD9389B Programmer’S Guide．pdf和EIA／CEA-861-B標準。

1．4．3 音頻驅動

uboot中對音頻的輸出設置：
函數int misc_init r(void)中*((uint*)0x4807402c)=0x1f10；
／／0x1f10或0x1f07
根據芯片手冊設置為低位0x10對應的音頻采樣頻率fs為44．1 kHz，128fs；低位0x07對應的音頻采樣頻率fs為44．1 kHz，256fs。
計算方法為：

實際應用中兩者都可以，我們使用的是采樣頻率fs為44．1 kHz，128fs。
在內核中對HDMI音頻進行初始化，并修改音頻驅動。在函數static int omap_mcbsp_dai_set_dai_fmt(structsnd_soc_dai*cpu_dai，unsigned int fmt)中令：

計算方法為：

此處必須和uboot中配置一致，統一為44．1 kHz，128fs，或是44．1 kHz，256fs，這里使用的是采樣頻率fs為44．1 kHz，128fs。

1．4．4 顯示驅動

DSS顯示驅動原理：
FB0→GFX→LCD，FB1→VID1→LCD
復制GFX層到HDMI和TV，實現HDMI和TV的CVBS同時輸出相同視頻內容。
FB0→GFX→HDMI→HDMI→VID1→TV→TV

其中，FB為FrameBuffer，GFX為圖形顯示層，VID為視頻顯示層。

2 操控手柄識別和游戲內容

2．1 操控的手柄識別

Android系統識別體感手柄，需要確認內核配置：
Device Drivers--> Input device support
*> Event interface
*> Event debugging
Device Drivers-->HID Devices
*>Generic HID support
*>USB Human Interface Device(full HID)support

2．2 游戲內容

主機上已有100余款家庭休閑體感游戲，以標準flash為游戲格式。

3 平臺軟件SDK

平臺軟件SDK是一個面向嵌入式終端的軟件SDK，可跨平臺移植，移植后可運行在嵌入式主機、藍光播放器、高清機頂盒上。這些平臺也可以使用體感手柄體驗我們的體感游戲。

3．1 平臺軟件SDK開發

平臺軟件SDK開發步驟：
①編譯移植開源Gnash flash播放器到我們平臺上，實現flash視頻可以止常播放，打造出我們自己的hopoplaycr播放器，支持flash格式的游戲。
②建立hopoplayer播放器移植框架，方便移植到其他平臺使用。

3．2 平臺軟件SDK特點

hopoplayer播放器具有如下特點：
◆支持SWF v8、action script 2．0。
◆支持H263、H264等FLV視頻。
◆支持MP3、XML。
◆具有良好的可移植性，支持Linux、Android，支持x86、ARM、MIPS、SH4等CPU。
◆可播放YouTube、優酷等網站FLV視頻。
◆運行速度快，內存消耗少。

結語

研發了一款嵌入式游戲主機，能夠使用我們設計的體感手柄操作界面和體感游戲。通過平臺軟件SDK的hopoplayer播放器，可以方便地實現移植hopoplayer到其他平臺使用。嵌入式主機、體感手柄、平臺軟件SDK，打造了完整的家庭體感娛樂平臺。高清機頂盒或者藍光播放器、體感手柄、平臺軟件SDK，也同樣可以實現我們的家庭體感娛樂平臺。