基于RK3328平台的4K码流仪方案设计与实现_汪金辉.pdf

2023.7电子产品世界设计应用消费类电子Design&Application基于RK3328平台的4K码流仪方案设计与实现Design and implementation of a 4K stream meter scheme based on RK3328 platform汪金辉（深圳康佳电子科技有限公司，深圳518057）摘 要：介绍了一种基于RK3328平台的4K码流仪硬件设计与实现方案，主要应用场景是各大TV卖场或者展厅。有别于市面上昂贵的4K码流仪产品，本方案基于RK3328平台进行深度优化设计，实现了极低成本的4K码流仪方案产品设计与量产。关键词：4k；码流仪；RK3328在 TV 卖场或者展厅里面,需要多台电视统一播放演示片源,现阶段主要是通过多通道 HDMI 码流仪来实现,电视采用 HDMI 通道显示。近几年电视已全面进入4K 时代,为了提升显示效果,4k 输出的 HDMI 码流仪也成了大家的必然选择,而现在市面上销售的 4k 码流仪大部分都比较昂贵,在卖场封闭机箱环境下长时间使用时往往容易损坏,导致现有电视厂商更换以及维修成本较高。本方案根据实际需求,针对 HDMI 码流仪,选取 RK3328 作为主平台开发。RK3328 性价比高,其性能可满足码流仪应用场合,运行安卓系统流畅,用户体验更佳。优异的芯片性能代表更低的芯片功耗,对散热片选型提供便利,同时支持 HDMI2.0a 输出,支持 4K解码,且能支持 VP9、H.265、AVS 等大多数最新主流格式的解码,更能满足现如今电视厂商的需求。1 4K码流仪硬件设计1.1 硬件系统架构本方案采用RK3328作为主SOC负责整个码流仪的控制和多媒体解码,RK3328 CPU 为 4 核 Cortex-A53 CPU,配 置 2 GB DDR3,32 GB EMMC,具 备 USB2.0*1 和USB3.0*1 接口,兼容 RJ45 接口和板载 WIFI 模块,PCB 采 用 四 层 板 双 面 贴 设 计。采 用 HDMI2.0 HUB LT86104UX 级联方案用来实现 10 路 HDMI2.0 输出。本方案主要用于视频播放,因此支持视频格式较为丰富,主要视频格式如下：MPEG2 编码的部分视频格式（MPG、MPEG 等,分辨率到 1080I）；基于 MPEG4标准的DIVX、XVID编码的部分视频格式（AVI、MP4等,分辨率到 1080P）；H.264,H.265 编码的部分视频格式（AVI 等,分辨率到 2160P）；AVS 编码的部分视频格式（分辨率到 2160P）；rm 格式（分辨率 720P）；VC-1 编码的部分视频格式（分辨率到 1080P；MVC；部分 FLV 格式（分辨率到 1080P）,DD,DTS Decoder,DRA,FLV,WMA,MVC,GAAC。软件系统采用安卓7.1,主要有媒体播放器以及系统设置功能。其中媒体播放器具备文件管理、拷贝、播放解码、播放控制；系统设置具备分辨率设置、HDR 开关设置、HDMI 4K 输出、系统 U 盘升级等功能；开机直接进入媒体播放器；系统框图如下图 1 所示。1.2 主芯片内部方框图RK3328 主芯片功能丰富,芯片自带 L2 Cache,WatchDog,PLL,Secure Timer、OTP 等功能,具备多路 I2S、PCM、PDM、UART、SPI、I2C、SDIO3.0 等外围接口。芯片方框图如图 2 所示。54ELECTRONIC ENGINEERING&PRODUCT WORLD 2023.7$消费类电子电子产品世界Design设计应用&Application图2 主芯片内部方框图1.3 系统电源框图系统采用单 12 V 供电,通过 DCDC/LDO 产生系统供电,如 SY8113/SY8120/SYT288A 系列 IC 等,信号板部分需用到的电压有 12、5、3.3、1.8、1.5、1.2、1.0 V 共使用了 6 颗 DC-DC,2 颗 LDO 实现。整体系统电源框图如图 3 所示。1.4 DDR核心部分设计要素本方案采用 4 层板外置 DDR3 模型设计,因 RK 方案的特殊性,其对 DDR 部分 layout 要求严格,对内层地的完整性要求较高。在方案前期第 1 次贴板回来烧录软件后会出现程序跑飞问题,查看打印信息定位 DDR异常,尝试烧录 DDR 333MHz 的软件,系统能正常运行,但由于 DDR 频率较低播放 4K 视频会出现卡顿情况。经对比 RK 公版,怀疑是 DDR 部分铺铜未按照公版 PCB 进行设计,如下图 4 所示。USB2.0512M DDR3RJ45网口RK332832GB eMMC512M DDR3USB3.0512M DDR3512M DDR3WIFI模块IRLT86104MCUHDMIOUTLT86104MCULT86104MCUHDMI2HDMI3HDMI4HDMI1HDMI5HDMI6HDMI8HDMI9HDMI10HDMI7HDMIOUTHDMIOUTHDMI码留仪系统框图图1 HDMI4K码流仪系统框图 2023.7电子产品世界设计应用消费类电子Design&Application从图 4 可以看出,调整 layout 设计后信号线参考地线更加完整,重新贴板测试正常,DDR 运行速率能正常提升到 786 MHz,4k 码流播放正常。1.5 HDMI2.0 输出方案HDMI2.0 输出方案采用 LT86104UX 级联方案,LT86104 为龙迅的一颗一进四出 HDMI HUB 芯片,RK3328 HDMI2.0 输 出 固定分辨率为 4K60Hz,LT86104 接收到 HDMI 信号后,输出两路 HDMI2.0信号直接到 HDMI TYPEA接口座,另外两路分别再级 联 到 两 颗 LT86104 芯片,每一颗 LT86104 芯片再输出 4 路 HDMI 信号到HDMI TYPEA 接 口 座,从 而 形 成 10 路 HDMI 输出接口,每一路 HDMI 输出口均带有指示灯,当有 HDMI 通道接入时对应指示灯会点亮。为方便固件控制,LT86104 芯片通过外部MCU 控制,MCU 采用新唐 N76E003 型号,烧录需要采用新唐专用工具 NuMicro ICP Programming Tool。2 结束语随着超高清时代的到来,在 TV 卖场以及展厅等场景将越来越多的需要 4K 码流仪,甚至在不久的将来将陆续普及 8K产品。本方案通过创新性方式展示了一种极低成本的 HDMI 4K 码流仪硬件设计与实现,相比于市面上的产品成本降低 30%以上,为后续 HDMI 8K 码流仪的低成本设计提供了重要参考,在为现有电视厂商 降低负担的同时,也希望能够为超高清产业的发展贡献一部分力量。图3 系统电源框图12VinputMAX3ACORE_1VOSY8113Fsw=500 kCPU_1V0SY8120Fcw=500 k1V2eMMC3V3_normalSYT288AFsw=500 K1117-1.8EMMC&RK3328VCC_18WIFIUSB2.0USB3.0SY8113Fsw=500 kSY8113Fsw=500 kLT86104VDD_10RK3328RK3328LT861041.5V_DDR3SY8087Fsw=1.4 MLT86104AP2127电源框图图4 DDR layout设计