基于Android系統(tǒng)的家庭體感娛樂(lè)平臺(tái)

摘要：介紹一款基于Android系統(tǒng)的家庭游戲主機(jī)，使用嵌入式ARM硬件平臺(tái)開發(fā)，是匯集運(yùn)動(dòng)健身、體感互動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)資訊、數(shù)字信息服務(wù)、電子商務(wù)等功能于一身的家庭體感娛樂(lè)平臺(tái)。硬件方面使用TI公司的OMAP3515處理器；軟件方面設(shè)計(jì)了方便移植的平臺(tái)軟件SDK；操控方面使用基于2．4G的無(wú)線體感手柄；顯示方面選擇家庭電視機(jī)作為顯示終端。

關(guān)鍵詞：Android；ARM；Linux驅(qū)動(dòng)；體感游戲；移植

引言

本文基于TI公司的OMAP3515開源平臺(tái)設(shè)計(jì)了一款客廳游戲主機(jī)，開源軟件平臺(tái)使用Linux系統(tǒng)，獨(dú)立移植了更流行、界面更友好的Andro id系統(tǒng)，開發(fā)了平臺(tái)軟件SDK，研發(fā)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(tái)使用，主機(jī)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(lè)平臺(tái)如圖1所示。

1 客廳游戲主機(jī)

客廳游戲主機(jī)基于TI公司的OMAP3515開源平臺(tái)設(shè)計(jì)。軟件上，可以選擇Android系統(tǒng)，也可以選擇Linux系統(tǒng)。Android系統(tǒng)也是基于開源Linux系統(tǒng)內(nèi)核，所以沒(méi)計(jì)網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)、HDMI驅(qū)動(dòng)、音頻驅(qū)動(dòng)、顯示驅(qū)動(dòng)、NANDFlash驅(qū)動(dòng)、USB驅(qū)動(dòng)原理相同。硬件上，更換了網(wǎng)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(qū)動(dòng)芯片。

Linux系統(tǒng)和Android系統(tǒng)使用相同的引導(dǎo)程序x-loader、u-boot，設(shè)計(jì)不同的kernel和文件系統(tǒng)，修改不同的啟動(dòng)參數(shù)即可選擇Linux系統(tǒng)或Android系統(tǒng)。

移植Android系統(tǒng)到嵌入式Linux平臺(tái)設(shè)備，主要有兩種方法：一種是在使用的內(nèi)核里打Android補(bǔ)丁，補(bǔ)丁量比較大，出錯(cuò)的機(jī)會(huì)也大，移植時(shí)間也會(huì)很長(zhǎng)；另一種是使用開源的Android系統(tǒng)，將平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)和配置等打補(bǔ)丁，添加到Android系統(tǒng)中，本文采用了這種方法。

1．1 下載Android源碼和建立編譯環(huán)境

主機(jī)系統(tǒng)：Linux Fedora 10。

(1)下載Android源碼

(2)建立編譯環(huán)境

①準(zhǔn)備需要的片發(fā)包：

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1．2 移植Android系統(tǒng)的主要流程

①首先到http：／／code．google．com／p／rowboat／wiki／Source網(wǎng)站，參考說(shuō)明下載2．6．29 kernel和omap3evm-donut-2009-12-22．tar．bz2文件系統(tǒng)。

如果只下載TI OMAP3EVM內(nèi)核，可以使用gitclone git：／／gitorious．org／rowboat／kernel．git。

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

③把平臺(tái)上在TIOMAP3EVM中修改的內(nèi)容打補(bǔ)丁，移植到步驟①下載的內(nèi)核中，重點(diǎn)是針對(duì)平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)和顯示部分。

④拷貝修改后內(nèi)核的ulmage和文件系統(tǒng)到的SD 卡中，從SD卡啟動(dòng)Android系統(tǒng)。

⑤啟動(dòng)后首先出現(xiàn)機(jī)器人LOGO，然后出現(xiàn)“android”字體LOGO，最后出現(xiàn)Android主界面。

⑥優(yōu)化、修改啟動(dòng)界面，如需要從NAND Flash啟動(dòng)則修改相應(yīng)的啟動(dòng)參數(shù)和文件系統(tǒng)等。

1．3 主機(jī)框架

主機(jī)框架如圖2所示。

1．4 主機(jī)驅(qū)動(dòng)

主機(jī)基于Android系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)主要包括網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)、HDMI驅(qū)動(dòng)、音頻驅(qū)動(dòng)、顯示驅(qū)動(dòng)。

1．4．1 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)

網(wǎng)卡原理圖如圖3所示。

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uboot中修改支持LAN9220網(wǎng)卡：針對(duì)硬件原理圖修改初始化I／O口、IRQ口，根據(jù)OMAP3530手冊(cè)的寄存器描述調(diào)整配置，完成網(wǎng)卡ID號(hào)識(shí)別、網(wǎng)卡初始化和makefile修改。

內(nèi)核中修改支持LAN9220網(wǎng)卡：從原理圖確認(rèn)網(wǎng)卡訪問(wèn)基址為0x18000000(gpmc_cs3的基址)，這個(gè)是物理地址，總線位寬為16，中斷引腳為GPMC_IRQ(對(duì)應(yīng)OMAP3530的GPIO65)，增加LAN9220平臺(tái)設(shè)備，配置內(nèi)核將LAN9220靜態(tài)編譯進(jìn)內(nèi)核。

1．4．2 HDMI驅(qū)動(dòng)

HDMI驅(qū)動(dòng)包括平臺(tái)設(shè)備注冊(cè)和中斷、熱插拔初始化、HDMI音頻設(shè)備注冊(cè)和初始化、視頻分辨率設(shè)置和初始化，參考AD9889B AD9389B Programmer’S Guide．pdf和EIA／CEA-861-B標(biāo)準(zhǔn)。

1．4．3 音頻驅(qū)動(dòng)

uboot中對(duì)音頻的輸出設(shè)置：

函數(shù)int misc_init r(void)中*((uint*)0x4807402c)=0x1f10；

／／0x1f10或0x1f07

根據(jù)芯片手冊(cè)設(shè)置為低位0x10對(duì)應(yīng)的音頻采樣頻率fs為44．1 kHz，128fs；低位0x07對(duì)應(yīng)的音頻采樣頻率fs為44．1 kHz，256fs。

計(jì)算方法為：

實(shí)際應(yīng)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(nèi)核中對(duì)HDMI音頻進(jìn)行初始化，并修改音頻驅(qū)動(dòng)。在函數(shù)static int omap_mcbsp_dai_set_dai_fmt(structsnd_soc_dai*cpu_dai，unsigned int fmt)中令：

計(jì)算方法為：

此處必須和uboot中配置一致，統(tǒng)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(qū)動(dòng)

DSS顯示驅(qū)動(dòng)原理：

FB0→GFX→LCD，F(xiàn)B1→VID1→LCD

復(fù)制GFX層到HDMI和TV，實(shí)現(xiàn)HDMI和TV的CVBS同時(shí)輸出相同視頻內(nèi)容。

FB0→GFX→HDMI→HDMI→VID1→TV→TV

其中，F(xiàn)B為FrameBuffer，GFX為圖形顯示層，VID為視頻顯示層。

2 操控手柄識(shí)別和游戲內(nèi)容

2．1 操控的手柄識(shí)別

Android系統(tǒng)識(shí)別體感手柄，需要確認(rèn)內(nèi)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

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2．2 游戲內(nèi)容

主機(jī)上已有100余款家庭休閑體感游戲，以標(biāo)準(zhǔn)flash為游戲格式。

3 平臺(tái)軟件SDK

平臺(tái)軟件SDK是一個(gè)面向嵌入式終端的軟件SDK，可跨平臺(tái)移植，移植后可運(yùn)行在嵌入式主機(jī)、藍(lán)光播放器、高清機(jī)頂盒上。這些平臺(tái)也可以使用體感手柄體驗(yàn)我們的體感游戲。

3．1 平臺(tái)軟件SDK開發(fā)

平臺(tái)軟件SDK開發(fā)步驟：

①編譯移植開源Gnash flash播放器到我們平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)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(tái)使用。

3．2 平臺(tái)軟件SDK特點(diǎn)

hopoplayer播放器具有如下特點(diǎn)：

◆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(yōu)酷等網(wǎng)站FLV視頻。

◆運(yùn)行速度快，內(nèi)存消耗少。

結(jié)語(yǔ)

研發(fā)了一款嵌入式游戲主機(jī)，能夠使用我們?cè)O(shè)計(jì)的體感手柄操作界面和體感游戲。通過(guò)平臺(tái)軟件SDK的hopoplayer播放器，可以方便地實(shí)現(xiàn)移植hopoplayer到其他平臺(tái)使用。嵌入式主機(jī)、體感手柄、平臺(tái)軟件SDK，打造了完整的家庭體感娛樂(lè)平臺(tái)。高清機(jī)頂盒或者藍(lán)光播放器、體感手柄、平臺(tái)軟件SDK，也同樣可以實(shí)現(xiàn)我們的家庭體感娛樂(lè)平臺(tái)。