海永軍+蔣勇

【摘要】 IMX6Q系列芯片是Freescale半導(dǎo)體公司推出的高性能低功耗CPU，該芯片利用其功耗低和價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)，并且內(nèi)置了比較強(qiáng)大的GPU處理單元，非常適用于桌面虛擬化環(huán)節(jié)中的云終端。論文基于Freescale的IMX6Q處理器，分析了云終端的軟件、硬件特性，再基于此處理器和Freescale已有的硬件DEMO原理圖以及BSP代碼，從硬件電路和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，最終構(gòu)建出一個(gè)能夠流暢運(yùn)行RDP、Citrix的ARM架構(gòu)云終端。

【關(guān)鍵詞】 桌面虛擬化 云終端 ARM IMX6Q

一、緒論

1.1 云終端概述

云終端是桌面云應(yīng)用的終端硬件承載側(cè)，它運(yùn)用自身的VDP技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)后端服務(wù)器主機(jī)，將服務(wù)器的音頻視頻流通過(guò)云終端的顯示端輸出并且利用鼠標(biāo)鍵盤等設(shè)備進(jìn)行交互，使得用戶看起來(lái)獨(dú)立擁有一套完整的操作系統(tǒng)硬件和軟件。服務(wù)器側(cè)具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力，一臺(tái)服務(wù)器一般可以虛擬出十幾個(gè)甚至上百個(gè)操作系統(tǒng)。

1.2 IMX6Q芯片簡(jiǎn)介

IMX6Q系列芯片是Freescale 半導(dǎo)體公司最新推出的高性能低功耗CPU，該系列芯片包含S/D/Q等幾個(gè)不同型號(hào)，分別表示單/雙/四核芯片。芯片基于ARM CortexTM-A9架構(gòu)，兼容DDR 3-1066M、LVDDR 3-1066M、LPDDR2-1066M（單通道或雙通道）等內(nèi)存設(shè)備接口，被廣泛應(yīng)用于：筆記本、手持設(shè)備、多媒體播放等視頻終端設(shè)備。

IMX6Q具備1.2GHz主頻，32KB L1，1MB L2（共享于所有CPU核心，雙核/四核），96K超大啟動(dòng)ROM，內(nèi)部特有的16K加密RAM，多達(dá)128個(gè)GPIO口，2D/3D圖形視頻加速處理器引擎，獨(dú)立的多媒體處理器引擎IPU，獨(dú)立的視頻處理器單元VPU，性能非常強(qiáng)大。

二、云終端的總體設(shè)計(jì)

2.1 云終端的總體結(jié)構(gòu)

云終端作為桌面云應(yīng)用的終端承載體，主要的功能就是接收服務(wù)器端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳過(guò)來(lái)的音視頻流，本地不需要太強(qiáng)的運(yùn)算能力。所以，CPU具有視頻流硬件解碼能力是非常重要的。而ARM類型的CPU，其本身的計(jì)算能力不強(qiáng)，功耗非常低，且一般都配有GPU單元，能夠輕易的對(duì)視頻流進(jìn)行硬件解碼。

2.2 云終端的硬件技術(shù)

對(duì)于ARM架構(gòu)的CPU，只要CPU的頻率在1GHz左右，并且具有GPU能力，就完全可以用來(lái)做云終端的主控CPU。論文中使用的硬件是基于IMX6Q進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。IMX6Q開(kāi)發(fā)板里包含了非常豐富的外設(shè)，根據(jù)云終端的需求，去掉開(kāi)發(fā)板中多余的模塊。

2.3 云終端的軟件技術(shù)

由于各種云桌面協(xié)議客戶端的特性，Linux云終端至少需要有如下的要求：1、需要支持各種解碼庫(kù)，最好能在庫(kù)里實(shí)現(xiàn)硬件解碼功能。2、需要支持X11。3、需要有很好的視頻播放組件。

三、基于IMX6Q處理器構(gòu)建云終端

3.1 硬件改進(jìn)

針對(duì)DEMO板和云終端的一般結(jié)構(gòu)，提出如下硬件改進(jìn)方案：

1、IMX6Q具有兩個(gè)USB2.0接口。但是一般的云終端至少需要4個(gè)或以上的USB口，所以采用一個(gè)USB口外接4口USB HUB芯片來(lái)滿足。

2、IMX6Q支持兩路10M/100M/1000M以太網(wǎng)接口，支持MII/RMII/GMII/RGMII接口，于是采用RMII接口及PHY芯片RTL8201F完成。

3、云終端一般配合顯示器使用，所以要有一個(gè)VGA接口。所以，采用THS8200芯片將IMX6Q的一路HD視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為VGA信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，VGA信號(hào)接入時(shí)，采用IMX6Q的I2C來(lái)讀取外部顯示器的EDID信息。

4、電源按鍵設(shè)計(jì)，給單板供電的12V全部通過(guò)mos管來(lái)控制，mos管的柵極通過(guò)按鍵和CPU的IO口相與來(lái)控制，這樣，在上電后，按下按鍵后，mos管導(dǎo)通，單板供電，CPU工作后，第一時(shí)間通過(guò)IO口控制mos的柵極，已達(dá)到持續(xù)供電的目的。

3.2 軟件改進(jìn)

IMX6Q的DEMO板已經(jīng)帶了UBOOT、Linux內(nèi)核和簡(jiǎn)單的文件系統(tǒng)，基于這些已有的代碼，再結(jié)合2.4節(jié)的需求，需要移植一套X11圖形管理系統(tǒng)。

Ubuntu上軟件非常豐富，而且完全開(kāi)源，出現(xiàn)問(wèn)題后能夠充分的利用開(kāi)源資源解決，非常適合做為云終端的承載OS。目前市面上的Linux云終端，也有很多都是利用的Ubuntu操作系統(tǒng)。

結(jié)論：本文首先分析了云終端的硬件架構(gòu)與軟件架構(gòu)，然后基于Freescale的IMX6Q處理器和DEMO板，從硬件、軟件兩方面進(jìn)行改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)具備連接RDP與Citrix服務(wù)器功能的云終端。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 楊凱， 劉緒偉.基于spice協(xié)議的嵌入式云終端系統(tǒng)的構(gòu)建方法[P]。電子通信裝置的制造及其應(yīng)用技術(shù)，2013

[2] 楊華強(qiáng).基于ARM9云終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]。河北：燕山大學(xué)，2013