基于Android的智能多媒體課件播放終端*

李興華,于新業,馬詠翔,李朝輝

(桂林電子科技大學 信息科技學院電子工程系，桂林 541004)

基于Android的智能多媒體課件播放終端*

李興華,于新業,馬詠翔,李朝輝

(桂林電子科技大學 信息科技學院電子工程系，桂林 541004)

摘要:智能多媒體課件播放終端是一種基于Android系統的嵌入式設備，用來在多媒體教室播放教學課件。播放終端采用高性能的嵌入式處理器RK3288運行Android操作系統，并設計有VGA視頻接口。設計的Android應用程序能夠讀取和播放USB設備上存儲的多媒體課件，并傳送至投影儀上顯示。經過測試，播放終端輸出到投影儀的影像穩定，課件顯示與計算機終端顯示效果一致，能勝任多媒體教室的課件播放工作。

關鍵詞:Android；RK3288微控制器；多媒體課件；VGA驅動

引言

隨著信息技術的快速發展，多媒體教室作為一種現代化的教學設施在日常教學中得到廣泛應用。目前多媒體教室一般采用計算機連接投影儀的方式播放課件,然而有些學校為了節省教學成本，在多媒體教室僅配備了投影儀，要求授課教師自帶個人計算機上課，這樣給教師上課帶來了不便。因此，需要一款具有課件播放功能的智能多媒體播放終端，該播放終端具有體積小、成本低、功耗低的特點，支持音頻、視頻輸出，能夠讀取USB設備存儲的PPT、PDF、DOC、AVI等格式的課件并播放，并且課件顯示效果與計算機播放課件效果一致，適用于大多數多媒體教學場合，這樣教師可以將課件存儲在USB設備上，方便完成多媒體教學，為多媒體教學提供一種新的解決方案。

1設計思路

目前，大多數教學課件是基于微軟的Office軟件格式，所以傳統的多媒體教學多采用安裝有Windows操作系統的計算機實現課件播放，但這種實現方法成本較高。智能多媒體課件播放終端采用Android系統，通過設計應用軟件實現Office格式課件的播放，并設計上課、下課提醒和手機簽到功能，使課件播放終端更具智能化功能。同時選用性能強、功耗低的微控制器運行Android系統并實現播放課件功能，課件播放終端能自動識別USB端口連接的設備(如無線遙控、鍵盤、USB存儲設備等)。軟件與硬件相結合，使智能多媒體課件播放終端能夠完成多媒體教學任務。

2硬件設計

智能多媒體課件播放終端以RK3288微控制器為主控核心，設計有USB、VGA、Bluetooth等硬件外設接口，以實現SD/USB存儲設備的文件讀寫、VGA圖像輸出、無線遙控等功能，終端結構圖如圖1所示。

2.1RK3288微控制器

圖1　終端結構圖

RK3288微控制器是福州瑞芯微公司推出的芯片，內置ARM Mali-T764系列GPU和四核Cortex-A17架構CPU, 基于32位ARMv7-A指令集，采用28 nm工藝，芯片功耗更低，RK3288工作頻率為1.8 GHz。RK3288芯片內嵌高性能2D/3D加速硬件，具有4K、H.265硬解碼和H.268、VP8、MVC圖像增強處理功能。內存采用雙通道DRAM控制器，64位存儲接口，集成USB收發器，內部擁有豐富的外圍接口支持。由于該芯片支持視頻解碼、USB、VGA、Bluetooth等外設，能滿足課件顯示要求。

2.2USB主設備驅動

USB設備分為HOST(主設備)和SLAVE(從設備)，只有當一臺HOST與一臺SLAVE連接時，才能實現數據的傳輸。由于RK3288微控制器集成USB控制器，可實現HOST功能。為了實現多個USB端口傳輸，終端采用FE2.1 HUB USB2.0高速7端口芯片以USB HUB實現端口擴展功能，電路如圖2所示。每個擴展端口速度可達480 Mbps，端口之間可以同時工作，從而滿足終端對多個USB設備的讀寫。

圖2　FE2.1 HUB USB外部電路圖

2.3Bluetooth無線遙控

目前無線設備通信多采用Bluetooth方式，Bluetooth技術憑借其高速FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum,跳頻擴頻)等先進的技術，具有高性能、低成本、低功耗的特點。Bluetooth采用IEEE802.15標準，使用2.4 GHz ISM頻段，帶寬為3 Mb/s，全世界免許可認證，便于通信開發。Bluetooth的跳頻擴頻速率為1 600 跳/s，多間隙包在連接時速率達3 200 跳/s，有高速跳頻擴頻技術的支撐，Bluetooth具有處理多個地址的能力，并且抗干擾能力較強。

2.4VGA驅動

VGA驅動主要由控制電路、緩存器電路和視頻BIOS(Basic Input Output System,基本輸入輸出系統)程序三個部分組成。控制電路主要實現產生時序、控制緩存器電路和調用D/A轉換等操作。緩存電路提供顯示數據緩存空間，視頻BIOS作為控制程序固化在顯存中。

VGA完成一行掃描的時間稱為水平掃描時間，其倒數稱為行頻率；完成一幀(整屏)掃描的時間稱為垂直掃描時間，其倒數稱為場頻率，即刷新一次屏幕的頻率。標準的VGA顯示的場頻為60 Hz,行頻31.5 kHz。為了減少行同步與場同步輸出信號的衰減，VGA驅動電路中行同步(VSYNC)及場同步(HSYNC)的信號輸出增加了74V1G125高速緩沖器，電路圖如圖3所示。74V1G125是一種單總線高速緩沖器，具有較強抗干擾能力及較好的阻抗匹配能力，具有掉電輸入電源保護功能及傳輸延時均衡等特性。當行同步信號及場同步信號到來時，經過高速緩存器74V1G125在較短的時間完成數據的緩存并發送，在高速工作的CPU與低速工作的外設之間起到協調和緩沖作用，實現數據傳輸的同步以及VGA信號的傳輸。

圖3　74V1G125緩存器電路圖

圖4　SDA7123電路圖

RK3288微控制器驅動D/A轉換電路，D/A轉換器為SDA7123。SDA7123是電流型輸出方式的3路10位D/A轉換器，信號通道可帶同步信號輸出，能轉換視頻信號R(紅)、G(綠)、B(藍)。該D/A轉換器適用于數字視頻系統、圖像處理、高精度顯示器等系統中。SDA7123電路如圖4所示。

3軟件設計

Android課件播放應用程序基于Eclipse軟件開發平臺及Android SDK 4.4集成固件包開發，使用“android.app”功能包中的Activity類(活動)、Service類(服務)和“android.content”功能包中的broadcastReceiver類(廣播接收器)、ContentProvider類(內容提供者)等基本組件建立軟件框架。根據框架可以完成GUI界面的設計，并設置功能按鍵，按鍵通過Intent顯式(Explicit)的方式，調用“msword”、“vnd.ms-excel”、“vnd.ms-powerpoint”、“pdf”等API對象接口，對DOC、XLS、PPT、PDF等格式文件進行讀取；調用“android.intent.action.VIEW”API對象接口，對MP3、MP4、AVI等格式文件讀取，從而實現教學課件的播放。

使用Handler與Timer及Timer Task結合的方法實現定時器功能，當到達定時時間時，通過Intent方式顯示提示語句，調用對應端口檢測局域網信息，并通過“vnd.ms-excel”端口新建XLS文件保存局域網上的數據。

智能多媒體課件播放終端系統啟動時，能自動根據投影儀的分辨率和長寬比做出顯示適應，若接入Bluetooth等遙控設備,終端系統界面會自動出現鼠標光標。也可通過向終端插入USB接口的鼠標或鍵盤來實現輸入。播放終端內置一張SD卡，用來存儲Android應用軟件，使用“課件播放”應用軟件可以播放PPT、PDF、DOC等格式文件。

課件播放應用程序讀取播放終端內置SD卡或USB存儲的文件，并在交互界面顯示出文件列表供用戶選擇。軟件會根據課件文件名后綴自動識別文件類型播放課件，對課件進行編輯和保存操作。用戶可隨時選擇退出當前播放的課件，做到課件之間的切換。同時，課件播放應用程序具有紀錄歷史文件的功能，打開過的文件名會在歷史文件列表中依次記錄，用戶可隨時打開歷史文件。

定時功能隨 “課件播放”應用軟件同步啟動。當下課定時時間到來時，彈出下課提示文字，提醒教師課間休息，并詢問是否打開音頻、視頻播放功能；當到達上課定時時間時，提醒教師準備上課，從而實現智能提醒功能，如圖5所示。

圖5　智能提醒流程圖

在課間還可選擇是否進入智能點名模式，智能點名模式要求班級內每名同學在自己的手機上安裝簽到應用程序，并在應用程序內關聯自己的學號，當進入教室局域網時，智能多媒體課件播放終端可以檢測每個手機所發出的學號ID，并根據檢測情況生成對應班級的電子簽到表格。這樣，既節省了點名的時間，又能方便授課教師對學生進行考勤。該功能使授課教學智能化，同時便于授課教師對學生的管理。

4驗證測試

實際測試中，智能多媒體課件播放終端供電后連接VGA接口，能夠使投影儀正常顯示圖像，能夠自動適應4∶3及16∶9的投影儀屏幕并完成顯示圖像功能。將鼠標無線接收器插入播放終端的USB端口，播放終端自動完成匹配且投影儀屏幕出現鼠標光標，實現鼠標操作功能。將鍵盤USB接口插入終端可實現鍵盤功能。點擊“課件播放”應用程序，應用程序正常運行并能播放課件，與Windows7環境下Office2013打開的PPT、PDF、DOC等格式課件的顯示效果相比，版式一致，未發現明顯變形或錯位現象。播放視頻文件流暢，無卡頓現象。播放音頻文件時，播放終端的揚聲器發聲準確，也可以通過3.5 mm音頻接口輸出聲音。智能提醒功能在打開“課件播放”應用程序時同步啟動，當設定的下課或上課時間到時，能做出對應功能提示并執行功能。其中，點名記錄功能可依次顯示學生名單及學號，自動生成簽到記錄表格文件并將記錄保存。

結語

參考文獻

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李興華、于新業(講師)、馬詠翔、李朝輝，主要研究方向為嵌入式系統。

Smart Multimedia Courseware Player Based on Android

Li Xinghua,Yu Xinye,Ma Yongxiang,Li Zhaohui

(Institute of Information Technology,Guilin University of Electronic Technology,Guilin 541004,China)

Abstract：The smart multimedia courseware playing terminal is an embedded equipment based on Android system,which is used to play multimedia courseware in the classroom.The terminal adopts high-performance embedded microprocessor RK3288 to run Android OS,and it has VGA interface.The Android applications can read files and play multimedia courseware which are stored on the USB device,and then transfers to the projector.The experiment results show that the image is stable,the courseware display is consistent with the computer terminal,which is suitable for the courseware play work of multimedia classroom.

Key words:Android;RK3288 microcontroller;courseware;VGA driver

* 基金項目：廣西高校大學生創新創業計劃項目(2192)，該課題受廣西區教育廳大學生創新創業訓練計劃項目《智能多媒體課件播放終端(2192)》的資助。

中圖分類號:TP312

文獻標識碼:A

收稿日期：(責任編輯：楊迪娜2016-01-08)