基于RK3288的智能魔镜设计与实现

智能魔镜由镜子、显示屏和主机组成，主机内置智能系统，智能系统接入云平台，然后通过云平台和智能系统可以让“魔镜”与人互动，用户通过触控、人体感应或语音识别可以唤醒魔镜系统及控制智能家居设备。智能魔镜系统如图1。

1 硬件系统方案

智能魔镜主控采用瑞芯微RK3288，远场语音采用顺芯ES7210，WiFi 蓝牙模块使用正基AP6256。硬件系统如图2。其中，电源给整个系统供电；时钟电路保证系统中的各模块同步；复位电路确保主控可靠的工作；DDR是随机存储器，同步需要时钟；FLASH用来程序存储；WIFI可以用来无线传输；远场语音用来人机交互。

瑞芯微RK3288 采用ARM 全新架构内核芯片，内置最新Mali-T76x 系列GPU 的芯片，支持4K×2K 硬解，支持H.265，显示支持4K@60Hz。远场语音芯片ES7210 具有4 路通道，2 路用于远场语音，2 路用于消音回采。

2 电路设计

2.1 电源设计

电源给整个系统供电，电源芯片供电能力大于2 A，电感值大于2.2 μH，饱和电流大于3 A。Hi3559内核电压0.8 V，IO 电压18 V，DDR4 接口电压1.2 V，LPDDR4 接口电压1.2 V；内核电源，DDR 电源和IO电源上电时序为：IO 电源＞ DDR 电源＞内核电源；下电时IO 先下电，内核最后下电。DDR PLL 电源与IO电源连接时，必须使用磁珠隔离，纹波小于800 mV，不能有固定频点噪声。FLASH 接口的IO 电源实际连接的时要与对接芯片的接口电平一致。

2.2 时钟电路

外部24MHz 时钟电路和芯片内部的反馈电路形成了系统时钟电路。外部晶体振荡电路采用4P 贴片晶振，其中2 个GND 要充分接地，增加系统时钟抗ESD 干扰能力；外围电容采用NPO，为防止电磁干扰，时钟到主控的输入端串联22R 的端接电阻。

2.3 复位电路

系统上电后由主控内部POR电路对芯片进行复位，Hi3559 硬件复位通过RESET 引进来实现，低电平有效，最短复位周期为100 个24 MHz 的时钟周期，也就是说至少需要4 ms。系统复位电平一定要与FLASH 电平保持一致，否则系统无法启动。

2.1 DDR电路

DDR 电路采用2*DDR4，数据总线宽度为32 位，DDR4 传输速率为3 200 Mb/s。DDR4 采用了最先进工艺技术，在提高性能、降低成本同时还降低了功耗。DDR4 引脚由数据线、地址线、控制线、电源和地组成。DDR 按照引脚功能可以分为7 类：电源、地、配置、控制信号、时钟信号、地址信号、数据信号。DDR4 中最重要的信号就是地址信号和数据信号。DQ[0:31] 是数据信号，DQS_N/DQS_P 是数据选通信号；A[0:16] 是地址选择信号，BA[0:1] 是Bank 地址选择；CK_N/CK_P 是差分时钟信号；CS_N 是DDR 片选信号；ODT 是阻抗匹配使能信号。

3 软件设计

软件采用Android 系统，用JAVA 编程语言开发，可以跨平台移植和复用，并且可以兼容第三方在Android系统开发的应用程序。

软件从下到上依次是内核(Linux Kernel)、运行时环境(Android Runtime)、库(Libraries)、应用框架(Application Framework)、应用(Applications)。

1）内核(Linux Kernel)：Android 基于Linux 4.4 提供核心系统服务，例如：安全、内存管理、进程管理、网络堆栈、驱动模型。Linux Kernel 也作为硬件和软件之间的抽象层，它隐藏具体硬件细节而为上层提供统一的服务；

2）运行时环境(Android Runtime)：Android 包含一个核心库的集合，提供大部分在Java 编程语言核心类库中可用的功能。每个Android 应用程序是Dalvik 虚拟机中的实例，运行在他们自己的进程中。Dalvik 虚拟机设计成，在1 个设备可以高效地运行多个虚拟机；

3） 库(Libraries)：Android 包含1 个C/C++ 库的集合，供Android 系统的各个组件使用。这些功能通过Android 的应用程序框架(Application Framework) 暴露给开发者；

4）应用框架(Application Framework)：通过提供开放的开发平台，Android 使开发者能够编制极其丰富和新颖的应用程序。开发者可以自由地利用设备硬件优势、访问位置信息、运行后台服务、设置闹钟、向状态栏添加通知等等，很多很多。 开发者可以完全使用核心应用程序所使用的框架APIs。应用程序的体系结构旨在简化组件的重用，任何应用程序都能发布他的功能且任何其他应用程序可以使用这些功能( 需要服从框架执行的安全限制)；

5）应用(Applications)：Android 装配1 个核心应用程序集合，包括电子邮件客户端、SMS程序、日历、地图、浏览器、联系人和其他设置。所有应用程序都是用Java编程语言写的。更加丰富的应用程序有待我们去开发，我们主要开发的内容就在这一层里。

软件结构如图3。

其中，内核(Linux Kernel)：Android 基于Linux 4.4提供核心系统服务，例如：安全、内存管理、进程管理、网络堆栈、驱动模型。Linux Kernel 也作为硬件和软件之间的抽象层，它隐藏具体硬件细节而为上层提供统一的服务。运行时环境(Android Runtime)：Android 包含1 个核心库的集合，提供大部分在Java 编程语言核心类库中可用的功能。每一个Android 应用程序是Dalvik 虚拟机中的实例，运行在他们自己的进程中。Dalvik 虚拟机设计成，在1 个设备可以高效地运行多个虚拟机。库(Libraries)：Android 包含1 个C/C++ 库的集合，供Android 系统的各个组件使用。这些功能通过Android的应用程序框架暴露给开发者。应用框架(Application Framework)：通过提供开放的开发平台，Android 使开发者能够编制极其丰富和新颖的应用程序。开发者可以自由地利用设备硬件优势、访问位置信息、运行后台服务、设置闹钟、向状态栏添加通知等等，很多很多。开发者可以完全使用核心应用程序所使用的框架APIs。应用程序的体系结构旨在简化组件的重用，任何应用程序都能发布他的功能且任何其他应用程序可以使用这些功能( 需要服从框架执行的安全限制)。应用(Applications)：Android 装配一个核心应用程序集合，包括电子邮件客户端、SMS 程序、日历、地图、浏览器、联系人和其他设置。所有应用程序都是用Java 编程语言写的。

4 结束语

本文设计的智能魔镜，接入云平台后，可以通过远场语音控制智能家居中的灯光、水温、门禁、冰箱和洗衣机等智能终端。

（本文来源于《电子产品世界》杂志2023年6月期）