基于云桌面的網絡中控系統設計

梁偉鄯+盧光云+奉坤

【摘要】文章主要介紹了基于Raspberry Pi 2的云桌面網絡中控系統的設計與實現。此云桌面網絡中控系統的主要功能包括云桌面中控、多媒體信息轉換和切換、面板控制等。

【關鍵詞】Raspberry Pi 2；云桌面；網絡中控系統

一、云桌面網絡中控系統的框架總體設計

框架總體設計如圖1所示，以Raspberry Pi 2為云桌面網絡中控系統的設計開發。云桌面網絡中控系統主要通過搭載linux操作系統的Raspberry Pi 2作為云桌面的網絡橋接服務器與以AVR單片機為核心的中控系統相連接，即可實現云桌面遠程控制功能；將多媒體信息以及控制信號通過Internet同步到Raspberry Pi 2后，多媒體信號通過VGA轉換模塊、音頻轉換模塊轉換成適當的輸出信號，而控制信號則傳遞到AVR單片機上實現對中控系統實現視頻、音頻切換的云控制。

二、硬件結構

（一）Raspberry Pi 2介紹

樹莓派2代采用Broadcom BCM2836 900MHz的四核SoC，1GB內存，Raspberry Pi 2性能非常強大，不僅能跑Linux發行版，而且支持Snappy Ubuntu Core及Windows 10等系統。樹莓派2代板載接口豐富，帶Micro SD卡插槽、10/100自適應網卡、HDMI接口、USB 2.0接口x 4等，拓展性十分強悍，滿足此次設計作為云桌面的網絡橋接服務器所需的資源和性能要求。

（二）VGA切換模塊

VGA切換模塊采用FSAV433設計，如圖2所示為FSAV433芯片原理圖。FSAV433芯片，20引腳薄型微縮小外形封裝（TSSOP），視頻開關的帶寬為550MHz（3：1）、-3dB；差分增益典型值低至O.2%；差分相位典型值為0.1度；功耗少于1μA；關斷隔離少于75dB；抗串擾達-85dB；典型導通阻抗值為6.5Ω。具有關斷隔離和抗串擾性能，能夠消除顯示中通道至通道噪聲和重影效果。而且，這種開關的低導通阻抗可將信號插入損耗減至最少。以單個三端口開關取代兩個傳統的分立器件，FSAV433可處理來自DVD、機頂盒、PC和其他遠程器件多達三種HD視頻信號。該芯片能夠優化需要對三種計算機RGB或高清晰度YPbPr模擬視頻信號進行開關的LCD顯示器的高性能運作。

（三）主控板

主控板采用ATmega32設計開發，ATmega32是基于增強的AVR RISC結構的低功耗8位CMOS微控制器。兩個具有獨立預分頻器和比較器功能的8 位定時器/計數器，一個具有預分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時器/計數器，具有獨立振蕩器的實時計數器RTC，四通道PWM，8路10位ADC，8個單端通道，2個具有可編程增益（1x，10x，或200x）的差分通道，可編程的串行USART，可工作于主機/從機模式的SPI 串行接口，具有獨立片內振蕩器的可編程看門狗定時器，片內模擬比較器。由于其先進的指令集以及但時鐘周期指令執行時間，ATmega32的數據吞吐率高達1MIPS/MHZ，從而可以緩減系統在功耗和處理速度之間的矛盾。

（四）音頻切換模塊

音頻切換模塊采用CD4051和tlv320芯片設計的。CD4051它允許雙向使用，既可用于多到一的切換輸出，也可用于一到多的輸出切換。CD4051還設有另外一個電源端VEE，以作為電平位移時使用，從而使得通常在單組電源供電條件下工作的 CMOS電路所提供的數字信號能直接控制這種多路開關，并使這種多路開關可傳輸峰-峰值達15V的交流信號。tlv320一個高性能的立體聲音頻Codec芯片的高度集成的芯片。模數轉換器（ADC）和數字模擬轉換器（DAC）在芯片使用多位集成的超采樣數字插補濾波器Sigma-Delta技術。

（五）按鍵控制面板

按鍵控制面板采用STC15W404和定制按鍵面板設計與開發，STC15W404是STC生產的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是寬電壓/高速/高可靠/低功耗/超強抗干擾的新一代8051單片機，采用STC第九代加密技術，無法解密指令兼容傳統8051但速度快8-12倍。內部集成高精度R/C時鐘（±0.3%），可替換外部昂貴的晶振和外部復位電路，1組高速異步串行通信口（UARTUART，可在3組管腳之間進行切換，分時復用可作3組串口使用）。

（六）電源模塊

采用LT1083LT、MC34063和定制的80W環形變壓，可輸出雙12V、單15V、單5V電壓。MC34063是一單片雙極型線性集成電路，專用于直流-直流變換器控制部分。片內包含有溫度補償帶隙基準源、一個占空比周期控制振蕩器、驅動器和大電流輸出開關，能輸出1.5A的開關電流。它能使用最少的外接元件構成開關式升壓變換器、降壓式變換器和電源反向器。LT1083LT以高于現有器件的效率來提供3A輸出電流而設計。所有內部電路均為能夠在低至1V的輸入至輸出差分電壓條件下運作而設計，片內修整把輸出電壓準確度調節至1%，對電流限值也進行了修整，從而最大限度地減小了過載條件下穩壓器和電源電路上承受的應力。

（七）功放模塊

TDA2030的音頻功放電路，采用V型5腳單列直插式塑料封裝結構。該集成電路廣泛應用于汽車立體聲收錄音機、中功率音響設備，具有體積小、輸出功率大、諧波失真和交越失真小的特點。電路特點：1.外接元件非常少；2.輸出功率大，Po=18W（RL=4Ω）；3.開機沖擊極小；4.內含各種保護電路，因此工作安全可靠。

三、結束語

本次設計的云桌面應用采用的是citrix桌面虛擬化方案，用戶在前端與后臺的桌面系統進行通訊時，傳輸的是ICA協議。我們可以通過citrix 在各平臺上的APP通過一個賬號登錄方式實現跨平臺的云桌面控制與多媒體信息傳輸。此云桌面網絡中控系統適合各大中小院校，公司的多媒體設備控制管理，而云桌面技術的加入使得多媒體設備的控制管理更加的方便、高效，同時也為構架多媒體信息系統節省了大量的硬件、人工維護成本。