基于Android和OMAP的家庭体感娱乐平台

作者：李百森，刑向军，姜振波，姜 明
   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Andro id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。
   
   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，所以没计网卡驱动、HDMI驱动、音频驱动、显示驱动、NANDFlash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NANDFlash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x-loader、u-boot，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
   
   
   (2)建立编译环境
   ①准备需要的片发包：
   

   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gitclone git：／／gitorious．org／rowboat／kernel．git。
   ②修改uboot的启动参数：setenv bootargs‘mere=128M console=ttyS2．115200n8 root=／dev／mmcblkop2rw init=／init rootwai t’。
   ③把平台上在TIOMAP3EVM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ulmage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。
   
   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／CEA-861-B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：
   
   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(structsnd_soc_dai*cpu_dai，unsigned int fmt)中令：
   
   计算方法为：
   
   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视频可以止常播放，打造出我们自己的hopoplaycr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。