基于Android系统的家庭体感娱乐平台 Android

我是MT

引言
　　本文基于TI公司的OMAP3515开源平台设计了一款客厅游戏主机，开源软件平台使用Linux系统，独立移植了更流行、界面更友好的Android系统，开发了平台软件SDK，研发了hopoplayer播放器，支持Flash格式的游戏，并建立了友好的移植框架，可方便地移植到其他平台使用，主机使用体感手柄控制显示界面和操控体感游戏。完整的家庭体感娱乐平台如图1所示。

　　

　　图1 家庭体感娱乐平台

　　1 客厅游戏主机
　　客厅游戏主机基于TI公司的OMAP3515开源平台设计。软件上，可以选择Android系统，也可以选择Linux系统。Android系统也是基于开源Linux系统内核，所以设计网卡驱动、HDMI驱动、音频驱动、显示驱动、NAND Flash驱动、USB驱动原理相同。硬件上，更换了网卡芯片、电源管理芯片、音频解码芯片、USB芯片和NAND Flash芯片，增加了HDMI驱动芯片。
　　Linux系统和Android系统使用相同的引导程序xloader、uboot，设计不同的kernel和文件系统，修改不同的启动参数即可选择Linux系统或Android系统。
　　移植Android系统到嵌入式Linux平台设备，主要有两种方法：一种是在使用的内核里打Android补丁，补丁量比较大，出错的机会也大，移植时间也会很长；另一种是使用开源的Android系统，将平台的驱动和配置等打补丁，添加到Android系统中，本文采用了这种方法。
　　1.1 下载Android源码和建立编译环境
　　主机系统： Linux Fedora 10.
　　（1） 下载Android源码
　　$ yum install git?core
　　$ curl http://android.git.kernel.org/repo 》~/bin/repo
　　$ chmod a+x ~/bin/repo
　　$ mkdir rowboat?android
　　$ cd rowboat?android
　　$ repo init ?u git://gitorious.org/rowboat/manifest.git ?m rowboat?donut.xml
　　$ repo sync
　　（2） 建立编译环境
　　① 准备需要的开发包：
　　Git 1.5.4 or newer and the GNU Privacy Guard.
　　JDK 5.0， update 12 or higher. Java 6 is not supported， because of incompatibilities with @Override.
　　flex， bison， gperf， libsdl?dev， libesd0?dev， libwxgtk2.6?dev （optional）， build?essential， zip， curl， minicom， tftp?server， uboot?mkimage
　　② 对于Fedora 10使用如下命令：
　　$ yum install bison gperf flex xorg?x11?proto?devel readline?devel
　　下载jdk?1_5_0_22?linux?i586.bin，安装在/usr/local/hualu/android/rowboat?android/jdk1.5.0_22下。

　　

　　图2 主机框架

　　修改java环境变量：
　　export JAVA_HOME=/usr/local/hualu/android/rowboat?android/jdk1.5.0_22
　　export PATH=$JAVA_HOME/bin：$PATH
　　export CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/tools.jar：$JAVA_HOME/lib/dt.jar：$CLASSPATH
　　For Ubuntu 32?bit use such command：
　　$ sudo apt?get install git?core gnupg sun?java5?jdk flex bison gperf libsdl?dev libesd0?dev libwxgtk2.6?dev build?essential zip curl libncurses5?dev zlib1g?dev minicom tftpd uboot?mkimage
　　Ubuntu Intrepid （8.10） users may need a newer version of libreadline：
　　$ sudo apt?get install lib32readline5?dev
　　下载jdk?1_5_0_22?linux?i586.bin，安装在/usr/local/hualu/android/rowboat?android/jdk1.5.0_22下。
　　修改java环境变量：
　　export JAVA_HOME=/usr/local/hualu/android/rowboat?android/jdk1.5.0_22
　　export PATH=$JAVA_HOME/bin：$PATH
　　export CLASSPATH=$JAVA_HOME/ lib/tools.jar：$JAVA_HOME/lib/dt.jar：$CLASSPATH
　　③ 建立rootfs：
　　$ make TARGET_PRODUCT=omap3?evm TARGET_BUILD_VARIANT=tests ?j8
　　$ cd out/target/product/omap3evm
　　$ mkdir android_rootfs
　　$ cp ?r root/* android_rootfs
　　$ cp ?r system android_rootfs
　　$ sudo ////build/tools/mktarball.sh ///host/linux?x86/bin/fs_get_stats android_rootfs 。 rootfs rootfs.tar.bz2
　　④ 建立kernel：
　　$make ARCH=arm omap3_evm_android_defconfig
　　1.2 移植Android系统的主要流程
　　① 首先到http://code.google.com/p/rowboat/wiki/Source网站，参考说明下载2.6.29 kernel和omap3evm?donut?2009?12?22.tar.bz2 文件系统。
　　如果只下载TI OMAP3EVM 内核，可以使用git clone git://gitorious.org/rowboat/kernel.git.
　　② 修改uboot的启动参数：
　　setenv bootargs ?mem=128M console=ttyS2，115200n8 root=/dev/mmcblk0p2 rw init=/init rootwait?。
　　③ 把平台上在TI OMAP3EVM中修改的内容打补丁，移植到步骤①下载的内核中，重点是针对平台的驱动和显示部分。
　　④ 拷贝修改后内核的uImage和文件系统到的SD卡中，从SD卡启动Android系统。
　　⑤ 启动后首先出现机器人LOGO，然后出现“android”字体LOGO，最后出现Android主界面。
　　⑥ 优化、修改启动界面，如需要从NAND Flash启动则修改相应的启动参数和文件系统等。
1.3 主机框架
　　主机框架如图2所示。
　　1.4 主机驱动
　　主机基于Android系统，驱动主要包括网卡驱动、HDMI驱动、音频驱动、显示驱动。
　　1.4.1 网卡驱动
　　网卡原理图如图3所示。

　　

　　图3 网卡原理图

　　uboot中修改支持LAN9220网卡：针对硬件原理图修改初始化I/O口、 IRQ口，根据OMAP3530手册的寄存器描述调整配置，完成网卡ID号识别、网卡初始化和makefile修改。
　　内核中修改支持LAN9220网卡： 从原理图确认网卡访问基址为0x18000000（gpmc_cs3的基址），这个是物理地址，总线位宽为16，中断引脚为GPMC_IRQ（对应OMAP3530的GPIO65），增加LAN9220平台设备，配置内核将LAN9220静态编译进内核。
　　1.4.2 HDMI驱动
　　HDMI驱动包括平台设备注册和中断、热插拔初始化、HDMI音频设备注册和初始化、视频分辨率设置和初始化，参考AD9889B_AD9389B Programmer?s Guide.pdf和EIA/CEA861B标准。
　　1.4.3 音频驱动
　　uboot中对音频的输出设置：
　　函数int misc_init_r（void）中*（（uint *） 0x4807402c）=0x1f10; // 0x1f10或 0x1f07
　　根据芯片手册设置为低位0x10对应的音频采样频率fs为44.1 kHz，128fs;低位0x07对应的音频采样频率fs为44.1 kHz，256fs.
　　计算方法为：
　　96 MHz/（16 + 1）=5.647 MHz
　　MCLK=44.1 kHz×128=5.644 8 MHz（误差较小）
　　96 MHz/（07 + 1）=12 MHz
　　MCLK=44.1 kHz×256=11.289 6 MHz（误差较大）
　　实际应用中两者都可以，我们使用的是采样频率fs为44.1 kHz，128fs.
　　在内核中对HDMI音频进行初始化，并修改音频驱动。在函数static int omap_mcbsp_dai_set_dai_fmt（struct snd_soc_dai *cpu_dai，unsigned int fmt）中令：
　　regs-》srgr1 |=1;//1或3.为1对应音频采样频率为44.1 kHz，128fs;为3对应音频采样频率为44.1 kHz，256fs
　　计算方法为：
　　BCLK=fs×iis位数×channel数
　　=44.1 kHz×32×2=2.822 4 MHz
　　MCLK/BCLK=1+X
　　得到：
　　X=1→MCLK=5.644 8 MHz
　　X=3→MCLK=11.289 6 MHz
　　此处必须和uboot中配置一致，统一为44.1 kHz，128fs，或是44.1 kHz，256fs，这里使用的是采样频率fs为44.1 kHz，128fs.
　　1.4.4 显示驱动
　　DSS显示驱动原理：
　　FB0→GFX→LCD，
　　FB1→VID1→LCD
　　复制GFX层到HDMI和TV，实现HDMI和TV的CVBS同时输出相同视频内容。
　　FB0→GFX→HDMI→HDMI→VID1→TV→TV
　　其中，FB为FrameBuffer，GFX为图形显示层，VID为视频显示层。
　　2 操控手柄识别和游戏内容
　　2.1 操控的手柄识别
　　Android系统识别体感手柄，需要确认内核配置：
　　Device Drivers??﹥Input device support
　　《*》Event interface
　　《*》Event debugging
　　Device Drivers??﹥HID Devices
　　《*》 Generic HID support
　　《*》 USB Human Interface Device （full HID） support
　　2.2 游戏内容
　　主机上已有100余款家庭休闲体感游戏，以标准flash为游戏格式。
　　3 平台软件SDK
　　平台软件SDK是一个面向嵌入式终端的软件SDK，可跨平台移植，移植后可运行在嵌入式主机、蓝光播放器、高清机顶盒上。这些平台也可以使用体感手柄体验我们的体感游戏。
　　3.1 平台软件SDK开发
　　平台软件SDK开发步骤：
　　① 编译移植开源Gnash flash播放器到我们平台上，实现flash视频可以正常播放，打造出我们自己的hopoplayer播放器，支持flash格式的游戏。
　　② 建立hopoplayer播放器移植框架，方便移植到其他平台使用。
　　3.2 平台软件SDK特点
　　hopoplayer播放器具有如下特点：
　　◆ 支持SWF v8、action script 2.0.
　　◆ 支持H263、H264等FLV视频。
　　◆ 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、优酷等网站FLV视频。
　　◆ 运行速度快，内存消耗少。
　　结语
　　研发了一款嵌入式游戏主机，能够使用我们设计的体感手柄操作界面和体感游戏。通过平台软件SDK的 hopoplayer播放器，可以方便地实现移植hopoplayer到其他平台使用。嵌入式主机、体感手柄、平台软件SDK，打造了完整的家庭体感娱乐平台。高清机顶盒或者蓝光播放器、体感手柄、平台软件SDK，也同样可以实现我们的家庭体感娱乐平台。