基于RK3288的智能魔鏡設計與實(shí)現

智能魔鏡由鏡子、顯示屏和主機組成，主機內置智能系統，智能系統接入云平臺，然后通過(guò)云平臺和智能系統可以讓“魔鏡”與人互動(dòng)，用戶(hù)通過(guò)觸控、人體感應或語(yǔ)音識別可以喚醒魔鏡系統及控制智能家居設備。智能魔鏡系統如圖1。

1 硬件系統方案

智能魔鏡主控采用瑞芯微RK3288，遠場(chǎng)語(yǔ)音采用順芯ES7210，WiFi 藍牙模塊使用正基AP6256。硬件系統如圖2。其中，電源給整個(gè)系統供電；時(shí)鐘電路保證系統中的各模塊同步；復位電路確保主控可靠的工作；DDR是隨機存儲器，同步需要時(shí)鐘；FLASH用來(lái)程序存儲；WIFI可以用來(lái)無(wú)線(xiàn)傳輸；遠場(chǎng)語(yǔ)音用來(lái)人機交互。

瑞芯微RK3288 采用ARM 全新架構內核芯片，內置最新Mali-T76x 系列GPU 的芯片，支持4K×2K 硬解，支持H.265，顯示支持4K@60Hz。遠場(chǎng)語(yǔ)音芯片ES7210 具有4 路通道，2 路用于遠場(chǎng)語(yǔ)音，2 路用于消音回采。

2 電路設計

2.1 電源設計

電源給整個(gè)系統供電，電源芯片供電能力大于2 A，電感值大于2.2 μH，飽和電流大于3 A。Hi3559內核電壓0.8 V，IO 電壓18 V，DDR4 接口電壓1.2 V，LPDDR4 接口電壓1.2 V；內核電源，DDR 電源和IO電源上電時(shí)序為：IO 電源＞ DDR 電源＞內核電源；下電時(shí)IO 先下電，內核最后下電。DDR PLL 電源與IO電源連接時(shí)，必須使用磁珠隔離，紋波小于800 mV，不能有固定頻點(diǎn)噪聲。FLASH 接口的IO 電源實(shí)際連接的時(shí)要與對接芯片的接口電平一致。

2.2 時(shí)鐘電路

外部24MHz 時(shí)鐘電路和芯片內部的反饋電路形成了系統時(shí)鐘電路。外部晶體振蕩電路采用4P 貼片晶振，其中2 個(gè)GND 要充分接地，增加系統時(shí)鐘抗ESD 干擾能力；外圍電容采用NPO，為防止電磁干擾，時(shí)鐘到主控的輸入端串聯(lián)22R 的端接電阻。

2.3 復位電路

系統上電后由主控內部POR電路對芯片進(jìn)行復位，Hi3559 硬件復位通過(guò)RESET 引進(jìn)來(lái)實(shí)現，低電平有效，最短復位周期為100 個(gè)24 MHz 的時(shí)鐘周期，也就是說(shuō)至少需要4 ms。系統復位電平一定要與FLASH 電平保持一致，否則系統無(wú)法啟動(dòng)。

2.1 DDR電路

DDR 電路采用2*DDR4，數據總線(xiàn)寬度為32 位，DDR4 傳輸速率為3 200 Mb/s。DDR4 采用了最先進(jìn)工藝技術(shù)，在提高性能、降低成本同時(shí)還降低了功耗。DDR4 引腳由數據線(xiàn)、地址線(xiàn)、控制線(xiàn)、電源和地組成。DDR 按照引腳功能可以分為7 類(lèi)：電源、地、配置、控制信號、時(shí)鐘信號、地址信號、數據信號。DDR4 中最重要的信號就是地址信號和數據信號。DQ[0:31] 是數據信號，DQS_N/DQS_P 是數據選通信號；A[0:16] 是地址選擇信號，BA[0:1] 是Bank 地址選擇；CK_N/CK_P 是差分時(shí)鐘信號；CS_N 是DDR 片選信號；ODT 是阻抗匹配使能信號。

3 軟件設計

軟件采用Android 系統，用JAVA 編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，可以跨平臺移植和復用，并且可以兼容第三方在A(yíng)ndroid系統開(kāi)發(fā)的應用程序。

軟件從下到上依次是內核(Linux Kernel)、運行時(shí)環(huán)境(Android Runtime)、庫(Libraries)、應用框架(Application Framework)、應用(Applications)。

1）內核(Linux Kernel)：Android 基于Linux 4.4 提供核心系統服務(wù)，例如：安全、內存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò )堆棧、驅動(dòng)模型。Linux Kernel 也作為硬件和軟件之間的抽象層，它隱藏具體硬件細節而為上層提供統一的服務(wù)；

2）運行時(shí)環(huán)境(Android Runtime)：Android 包含一個(gè)核心庫的集合，提供大部分在Java 編程語(yǔ)言核心類(lèi)庫中可用的功能。每個(gè)Android 應用程序是Dalvik 虛擬機中的實(shí)例，運行在他們自己的進(jìn)程中。Dalvik 虛擬機設計成，在1 個(gè)設備可以高效地運行多個(gè)虛擬機；

3） 庫(Libraries)：Android 包含1 個(gè)C/C++ 庫的集合，供Android 系統的各個(gè)組件使用。這些功能通過(guò)Android 的應用程序框架(Application Framework) 暴露給開(kāi)發(fā)者；

4）應用框架(Application Framework)：通過(guò)提供開(kāi)放的開(kāi)發(fā)平臺，Android 使開(kāi)發(fā)者能夠編制極其豐富和新穎的應用程序。開(kāi)發(fā)者可以自由地利用設備硬件優(yōu)勢、訪(fǎng)問(wèn)位置信息、運行后臺服務(wù)、設置鬧鐘、向狀態(tài)欄添加通知等等，很多很多。 開(kāi)發(fā)者可以完全使用核心應用程序所使用的框架APIs。應用程序的體系結構旨在簡(jiǎn)化組件的重用，任何應用程序都能發(fā)布他的功能且任何其他應用程序可以使用這些功能( 需要服從框架執行的安全限制)；

5）應用(Applications)：Android 裝配1 個(gè)核心應用程序集合，包括電子郵件客戶(hù)端、SMS程序、日歷、地圖、瀏覽器、聯(lián)系人和其他設置。所有應用程序都是用Java編程語(yǔ)言寫(xiě)的。更加豐富的應用程序有待我們去開(kāi)發(fā)，我們主要開(kāi)發(fā)的內容就在這一層里。

軟件結構如圖3。

其中，內核(Linux Kernel)：Android 基于Linux 4.4提供核心系統服務(wù)，例如：安全、內存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò )堆棧、驅動(dòng)模型。Linux Kernel 也作為硬件和軟件之間的抽象層，它隱藏具體硬件細節而為上層提供統一的服務(wù)。運行時(shí)環(huán)境(Android Runtime)：Android 包含1 個(gè)核心庫的集合，提供大部分在Java 編程語(yǔ)言核心類(lèi)庫中可用的功能。每一個(gè)Android 應用程序是Dalvik 虛擬機中的實(shí)例，運行在他們自己的進(jìn)程中。Dalvik 虛擬機設計成，在1 個(gè)設備可以高效地運行多個(gè)虛擬機。庫(Libraries)：Android 包含1 個(gè)C/C++ 庫的集合，供Android 系統的各個(gè)組件使用。這些功能通過(guò)Android的應用程序框架暴露給開(kāi)發(fā)者。應用框架(Application Framework)：通過(guò)提供開(kāi)放的開(kāi)發(fā)平臺，Android 使開(kāi)發(fā)者能夠編制極其豐富和新穎的應用程序。開(kāi)發(fā)者可以自由地利用設備硬件優(yōu)勢、訪(fǎng)問(wèn)位置信息、運行后臺服務(wù)、設置鬧鐘、向狀態(tài)欄添加通知等等，很多很多。開(kāi)發(fā)者可以完全使用核心應用程序所使用的框架APIs。應用程序的體系結構旨在簡(jiǎn)化組件的重用，任何應用程序都能發(fā)布他的功能且任何其他應用程序可以使用這些功能( 需要服從框架執行的安全限制)。應用(Applications)：Android 裝配一個(gè)核心應用程序集合，包括電子郵件客戶(hù)端、SMS 程序、日歷、地圖、瀏覽器、聯(lián)系人和其他設置。所有應用程序都是用Java 編程語(yǔ)言寫(xiě)的。

4 結束語(yǔ)

本文設計的智能魔鏡，接入云平臺后，可以通過(guò)遠場(chǎng)語(yǔ)音控制智能家居中的燈光、水溫、門(mén)禁、冰箱和洗衣機等智能終端。

（本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年6月期）