汪金輝

摘 要：介紹了一種基于RK3328平臺(tái)的4K碼流儀硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案，主要應(yīng)用場景是各大TV賣場或者展廳。有別于市面上昂貴的4K碼流儀產(chǎn)品，本方案基于RK3328平臺(tái)進(jìn)行深度優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了極低成本的4K碼流儀方案產(chǎn)品設(shè)計(jì)與量產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：4k；碼流儀；RK3328

在TV 賣場或者展廳里面，需要多臺(tái)電視統(tǒng)一播放演示片源，現(xiàn)階段主要是通過多通道HDMI 碼流儀來實(shí)現(xiàn)，電視采用HDMI 通道顯示。近幾年電視已全面進(jìn)入4K 時(shí)代，為了提升顯示效果，4k 輸出的HDMI 碼流儀也成了大家的必然選擇，而現(xiàn)在市面上銷售的4k 碼流儀大部分都比較昂貴，在賣場封閉機(jī)箱環(huán)境下長時(shí)間使用時(shí)往往容易損壞，導(dǎo)致現(xiàn)有電視廠商更換以及維修成本較高。本方案根據(jù)實(shí)際需求，針對(duì)HDMI 碼流儀，選取RK3328 作為主平臺(tái)開發(fā)。RK3328 性價(jià)比高，其性能可滿足碼流儀應(yīng)用場合，運(yùn)行安卓系統(tǒng)流暢，用戶體驗(yàn)更佳。優(yōu)異的芯片性能代表更低的芯片功耗，對(duì)散熱片選型提供便利，同時(shí)支持HDMI2.0a 輸出，支持4K解碼，且能支持VP9、H.265、AVS 等大多數(shù)最新主流格式的解碼，更能滿足現(xiàn)如今電視廠商的需求。

1 4K碼流儀硬件設(shè)計(jì)

1.1 硬件系統(tǒng)架構(gòu)

本方案采用RK3328 作為主SOC 負(fù)責(zé)整個(gè)碼流儀的控制和多媒體解碼，RK3328 CPU 為4 核Cortex-A53 CPU，配置2 GB DDR3，32 GB EMMC， 具備USB2.0*1 和USB3.0*1 接口， 兼容RJ45 接口和板載WIFI 模塊，PCB 采用四層板雙面貼設(shè)計(jì)。采用HDMI2.0 HUBLT86104UX 級(jí)聯(lián)方案用來實(shí)現(xiàn)10 路HDMI2.0 輸出。

本方案主要用于視頻播放，因此支持視頻格式較為豐富，主要視頻格式如下：MPEG2 編碼的部分視頻格式（MPG、MPEG 等，分辨率到1080I）；基于MPEG4標(biāo)準(zhǔn)的DIVX、XVID編碼的部分視頻格式（AVI、MP4等，分辨率到1080P）；H.264，H.265 編碼的部分視頻格式（ AVI 等，分辨率到2160P）；AVS 編碼的部分視頻格式（分辨率到2160P）；rm 格式（分辨率720P）；VC-1 編碼的部分視頻格式（分辨率到1080P；MVC；部分FLV 格式（分辨率到1080P），DD， DTS Decoder，DRA， FLV， WMA， MVC，GAAC。軟件系統(tǒng)采用安卓7.1，主要有媒體播放器以及系統(tǒng)設(shè)置功能。其中媒體播放器具備文件管理、拷貝、播放解碼、播放控制；系統(tǒng)設(shè)置具備分辨率設(shè)置、HDR 開關(guān)設(shè)置、HDMI 4K 輸出、系統(tǒng)U 盤升級(jí)等功能；開機(jī)直接進(jìn)入媒體播放器；系統(tǒng)框圖如下圖1 所示。

1.2 主芯片內(nèi)部方框圖

RK3328 主芯片功能豐富，芯片自帶L2 Cache，WatchDog，PLL，Secure Timer、OTP 等功能，具備多路I2S、PCM、PDM、UART、SPI、I2C、SDIO3.0 等外圍接口。芯片方框圖如圖2 所示。

1.3 系統(tǒng)電源框圖

系統(tǒng)采用單12 V 供電，通過DCDC/LDO 產(chǎn)生系統(tǒng)供電，如SY8113/SY8120/SYT288A 系列IC 等，信號(hào)板部分需用到的電壓有12、5、3.3、1.8、1.5、1.2、1.0 V共使用了6 顆DC-DC，2 顆LDO 實(shí)現(xiàn)。整體系統(tǒng)電源框圖如圖3 所示。

1.4 DDR核心部分設(shè)計(jì)要素

本方案采用4 層板外置DDR3 模型設(shè)計(jì)，因RK 方案的特殊性，其對(duì)DDR 部分layout 要求嚴(yán)格，對(duì)內(nèi)層地的完整性要求較高。在方案前期第1 次貼板回來燒錄軟件后會(huì)出現(xiàn)程序跑飛問題，查看打印信息定位DDR異常，嘗試燒錄DDR 333MHz 的軟件，系統(tǒng)能正常運(yùn)行，但由于DDR 頻率較低播放4K 視頻會(huì)出現(xiàn)卡頓情況。經(jīng)對(duì)比RK 公版，懷疑是DDR 部分鋪銅未按照公版PCB 進(jìn)行設(shè)計(jì)，如下圖4 所示。

1.5 HDMI2.0 輸出方案

HDMI2.0 輸出方案采用LT86104UX 級(jí)聯(lián)方案，LT86104 為龍迅的一顆一進(jìn)四出HDMI HUB 芯片，RK3328 HDMI2.0 輸出固定分辨率為4K@60Hz，LT86104 接收到HDMI 信號(hào)后，輸出兩路HDMI2.0信號(hào)直接到HDMI TYPEA接口座，另外兩路分別再級(jí)聯(lián)到兩顆LT86104 芯片，每一顆LT86104 芯片再輸出4 路HDMI 信號(hào)到HDMI TYPEA 接口座，從而形成10 路HDMI 輸出接口，每一路HDMI 輸出口均帶有指示燈， 當(dāng)有HDMI 通道接入時(shí)對(duì)應(yīng)指示燈會(huì)點(diǎn)亮。

為方便固件控制，LT86104 芯片通過外部MCU 控制，MCU 采用新唐N76E003 型號(hào)，燒錄需要采用新唐專用工具NuMicro ICPProgramming Tool。

2 結(jié)束語

隨著超高清時(shí)代的到來，在TV 賣場以及展廳等場景將越來越多的需要4K 碼流儀，甚至在不久的將來將陸續(xù)普及8K產(chǎn)品。本方案通過創(chuàng)新性方式展示了一種極低成本的HDMI 4K 碼流儀硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，相比于市面上的產(chǎn)品成本降低30%以上，為后續(xù)HDMI 8K 碼流儀的低成本設(shè)計(jì)提供了重要參考，在為現(xiàn)有電視廠商降低負(fù)擔(dān)的同時(shí)，也希望能夠?yàn)槌咔瀹a(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)一部分力量。