梁偉鄯+盧光云+奉坤

【摘要】文章主要介紹了基于Raspberry Pi 2的云桌面網(wǎng)絡(luò)中控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。此云桌面網(wǎng)絡(luò)中控系統(tǒng)的主要功能包括云桌面中控、多媒體信息轉(zhuǎn)換和切換、面板控制等。

【關(guān)鍵詞】Raspberry Pi 2；云桌面；網(wǎng)絡(luò)中控系統(tǒng)

一、云桌面網(wǎng)絡(luò)中控系統(tǒng)的框架總體設(shè)計(jì)

框架總體設(shè)計(jì)如圖1所示，以Raspberry Pi 2為云桌面網(wǎng)絡(luò)中控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)。云桌面網(wǎng)絡(luò)中控系統(tǒng)主要通過(guò)搭載linux操作系統(tǒng)的Raspberry Pi 2作為云桌面的網(wǎng)絡(luò)橋接服務(wù)器與以AVR單片機(jī)為核心的中控系統(tǒng)相連接，即可實(shí)現(xiàn)云桌面遠(yuǎn)程控制功能；將多媒體信息以及控制信號(hào)通過(guò)Internet同步到Raspberry Pi 2后，多媒體信號(hào)通過(guò)VGA轉(zhuǎn)換模塊、音頻轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)妮敵鲂盘?hào)，而控制信號(hào)則傳遞到AVR單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)對(duì)中控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)視頻、音頻切換的云控制。

二、硬件結(jié)構(gòu)

（一）Raspberry Pi 2介紹

樹莓派2代采用Broadcom BCM2836 900MHz的四核SoC，1GB內(nèi)存，Raspberry Pi 2性能非常強(qiáng)大，不僅能跑Linux發(fā)行版，而且支持Snappy Ubuntu Core及Windows 10等系統(tǒng)。樹莓派2代板載接口豐富，帶Micro SD卡插槽、10/100自適應(yīng)網(wǎng)卡、HDMI接口、USB 2.0接口x 4等，拓展性十分強(qiáng)悍，滿足此次設(shè)計(jì)作為云桌面的網(wǎng)絡(luò)橋接服務(wù)器所需的資源和性能要求。

（二）VGA切換模塊

VGA切換模塊采用FSAV433設(shè)計(jì)，如圖2所示為FSAV433芯片原理圖。FSAV433芯片，20引腳薄型微縮小外形封裝（TSSOP），視頻開關(guān)的帶寬為550MHz（3：1）、-3dB；差分增益典型值低至O.2%；差分相位典型值為0.1度；功耗少于1μA；關(guān)斷隔離少于75dB；抗串?dāng)_達(dá)-85dB；典型導(dǎo)通阻抗值為6.5Ω。具有關(guān)斷隔離和抗串?dāng)_性能，能夠消除顯示中通道至通道噪聲和重影效果。而且，這種開關(guān)的低導(dǎo)通阻抗可將信號(hào)插入損耗減至最少。以單個(gè)三端口開關(guān)取代兩個(gè)傳統(tǒng)的分立器件，F(xiàn)SAV433可處理來(lái)自DVD、機(jī)頂盒、PC和其他遠(yuǎn)程器件多達(dá)三種HD視頻信號(hào)。該芯片能夠優(yōu)化需要對(duì)三種計(jì)算機(jī)RGB或高清晰度YPbPr模擬視頻信號(hào)進(jìn)行開關(guān)的LCD顯示器的高性能運(yùn)作。

（三）主控板

主控板采用ATmega32設(shè)計(jì)開發(fā)，ATmega32是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器。兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器RTC，四通道PWM，8路10位ADC，8個(gè)單端通道，2個(gè)具有可編程增益（1x，10x，或200x）的差分通道，可編程的串行USART，可工作于主機(jī)/從機(jī)模式的SPI 串行接口，具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，片內(nèi)模擬比較器。由于其先進(jìn)的指令集以及但時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間，ATmega32的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá)1MIPS/MHZ，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。

（四）音頻切換模塊

音頻切換模塊采用CD4051和tlv320芯片設(shè)計(jì)的。CD4051它允許雙向使用，既可用于多到一的切換輸出，也可用于一到多的輸出切換。CD4051還設(shè)有另外一個(gè)電源端VEE，以作為電平位移時(shí)使用，從而使得通常在單組電源供電條件下工作的 CMOS電路所提供的數(shù)字信號(hào)能直接控制這種多路開關(guān)，并使這種多路開關(guān)可傳輸峰-峰值達(dá)15V的交流信號(hào)。tlv320一個(gè)高性能的立體聲音頻Codec芯片的高度集成的芯片。模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）在芯片使用多位集成的超采樣數(shù)字插補(bǔ)濾波器Sigma-Delta技術(shù)。

（五）按鍵控制面板

按鍵控制面板采用STC15W404和定制按鍵面板設(shè)計(jì)與開發(fā)，STC15W404是STC生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期（1T）的單片機(jī)，是寬電壓/高速/高可靠/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，采用STC第九代加密技術(shù)，無(wú)法解密指令兼容傳統(tǒng)8051但速度快8-12倍。內(nèi)部集成高精度R/C時(shí)鐘（±0.3%），可替換外部昂貴的晶振和外部復(fù)位電路，1組高速異步串行通信口（UARTUART，可在3組管腳之間進(jìn)行切換，分時(shí)復(fù)用可作3組串口使用）。

（六）電源模塊

采用LT1083LT、MC34063和定制的80W環(huán)形變壓，可輸出雙12V、單15V、單5V電壓。MC34063是一單片雙極型線性集成電路，專用于直流-直流變換器控制部分。片內(nèi)包含有溫度補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源、一個(gè)占空比周期控制振蕩器、驅(qū)動(dòng)器和大電流輸出開關(guān)，能輸出1.5A的開關(guān)電流。它能使用最少的外接元件構(gòu)成開關(guān)式升壓變換器、降壓式變換器和電源反向器。LT1083LT以高于現(xiàn)有器件的效率來(lái)提供3A輸出電流而設(shè)計(jì)。所有內(nèi)部電路均為能夠在低至1V的輸入至輸出差分電壓條件下運(yùn)作而設(shè)計(jì)，片內(nèi)修整把輸出電壓準(zhǔn)確度調(diào)節(jié)至1%，對(duì)電流限值也進(jìn)行了修整，從而最大限度地減小了過(guò)載條件下穩(wěn)壓器和電源電路上承受的應(yīng)力。

（七）功放模塊

TDA2030的音頻功放電路，采用V型5腳單列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。該集成電路廣泛應(yīng)用于汽車立體聲收錄音機(jī)、中功率音響設(shè)備，具有體積小、輸出功率大、諧波失真和交越失真小的特點(diǎn)。電路特點(diǎn)：1.外接元件非常少；2.輸出功率大，Po=18W（RL=4Ω）；3.開機(jī)沖擊極小；4.內(nèi)含各種保護(hù)電路，因此工作安全可靠。

三、結(jié)束語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)的云桌面應(yīng)用采用的是citrix桌面虛擬化方案，用戶在前端與后臺(tái)的桌面系統(tǒng)進(jìn)行通訊時(shí)，傳輸?shù)氖荌CA協(xié)議。我們可以通過(guò)citrix 在各平臺(tái)上的APP通過(guò)一個(gè)賬號(hào)登錄方式實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的云桌面控制與多媒體信息傳輸。此云桌面網(wǎng)絡(luò)中控系統(tǒng)適合各大中小院校，公司的多媒體設(shè)備控制管理，而云桌面技術(shù)的加入使得多媒體設(shè)備的控制管理更加的方便、高效，同時(shí)也為構(gòu)架多媒體信息系統(tǒng)節(jié)省了大量的硬件、人工維護(hù)成本。