基于Android的智能多媒体课件播放终端*

李兴华,于新业,马咏翔,李朝辉

(桂林电子科技大学 信息科技学院电子工程系，桂林 541004)

基于Android的智能多媒体课件播放终端*

李兴华,于新业,马咏翔,李朝辉

(桂林电子科技大学 信息科技学院电子工程系，桂林 541004)

摘要:智能多媒体课件播放终端是一种基于Android系统的嵌入式设备，用来在多媒体教室播放教学课件。播放终端采用高性能的嵌入式处理器RK3288运行Android操作系统，并设计有VGA视频接口。设计的Android应用程序能够读取和播放USB设备上存储的多媒体课件，并传送至投影仪上显示。经过测试，播放终端输出到投影仪的影像稳定，课件显示与计算机终端显示效果一致，能胜任多媒体教室的课件播放工作。

关键词:Android；RK3288微控制器；多媒体课件；VGA驱动

引言

随着信息技术的快速发展，多媒体教室作为一种现代化的教学设施在日常教学中得到广泛应用。目前多媒体教室一般采用计算机连接投影仪的方式播放课件,然而有些学校为了节省教学成本，在多媒体教室仅配备了投影仪，要求授课教师自带个人计算机上课，这样给教师上课带来了不便。因此，需要一款具有课件播放功能的智能多媒体播放终端，该播放终端具有体积小、成本低、功耗低的特点，支持音频、视频输出，能够读取USB设备存储的PPT、PDF、DOC、AVI等格式的课件并播放，并且课件显示效果与计算机播放课件效果一致，适用于大多数多媒体教学场合，这样教师可以将课件存储在USB设备上，方便完成多媒体教学，为多媒体教学提供一种新的解决方案。

1设计思路

目前，大多数教学课件是基于微软的Office软件格式，所以传统的多媒体教学多采用安装有Windows操作系统的计算机实现课件播放，但这种实现方法成本较高。智能多媒体课件播放终端采用Android系统，通过设计应用软件实现Office格式课件的播放，并设计上课、下课提醒和手机签到功能，使课件播放终端更具智能化功能。同时选用性能强、功耗低的微控制器运行Android系统并实现播放课件功能，课件播放终端能自动识别USB端口连接的设备(如无线遥控、键盘、USB存储设备等)。软件与硬件相结合，使智能多媒体课件播放终端能够完成多媒体教学任务。

2硬件设计

智能多媒体课件播放终端以RK3288微控制器为主控核心，设计有USB、VGA、Bluetooth等硬件外设接口，以实现SD/USB存储设备的文件读写、VGA图像输出、无线遥控等功能，终端结构图如图1所示。

2.1RK3288微控制器

图1　终端结构图

RK3288微控制器是福州瑞芯微公司推出的芯片，内置ARM Mali-T764系列GPU和四核Cortex-A17架构CPU, 基于32位ARMv7-A指令集，采用28 nm工艺，芯片功耗更低，RK3288工作频率为1.8 GHz。RK3288芯片内嵌高性能2D/3D加速硬件，具有4K、H.265硬解码和H.268、VP8、MVC图像增强处理功能。内存采用双通道DRAM控制器，64位存储接口，集成USB收发器，内部拥有丰富的外围接口支持。由于该芯片支持视频解码、USB、VGA、Bluetooth等外设，能满足课件显示要求。

2.2USB主设备驱动

USB设备分为HOST(主设备)和SLAVE(从设备)，只有当一台HOST与一台SLAVE连接时，才能实现数据的传输。由于RK3288微控制器集成USB控制器，可实现HOST功能。为了实现多个USB端口传输，终端采用FE2.1 HUB USB2.0高速7端口芯片以USB HUB实现端口扩展功能，电路如图2所示。每个扩展端口速度可达480 Mbps，端口之间可以同时工作，从而满足终端对多个USB设备的读写。

图2　FE2.1 HUB USB外部电路图

2.3Bluetooth无线遥控

目前无线设备通信多采用Bluetooth方式，Bluetooth技术凭借其高速FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum,跳频扩频)等先进的技术，具有高性能、低成本、低功耗的特点。Bluetooth采用IEEE802.15标准，使用2.4 GHz ISM频段，带宽为3 Mb/s，全世界免许可认证，便于通信开发。Bluetooth的跳频扩频速率为1 600 跳/s，多间隙包在连接时速率达3 200 跳/s，有高速跳频扩频技术的支撑，Bluetooth具有处理多个地址的能力，并且抗干扰能力较强。

2.4VGA驱动

VGA驱动主要由控制电路、缓存器电路和视频BIOS(Basic Input Output System,基本输入输出系统)程序三个部分组成。控制电路主要实现产生时序、控制缓存器电路和调用D/A转换等操作。缓存电路提供显示数据缓存空间，视频BIOS作为控制程序固化在显存中。

VGA完成一行扫描的时间称为水平扫描时间，其倒数称为行频率；完成一帧(整屏)扫描的时间称为垂直扫描时间，其倒数称为场频率，即刷新一次屏幕的频率。标准的VGA显示的场频为60 Hz,行频31.5 kHz。为了减少行同步与场同步输出信号的衰减，VGA驱动电路中行同步(VSYNC)及场同步(HSYNC)的信号输出增加了74V1G125高速缓冲器，电路图如图3所示。74V1G125是一种单总线高速缓冲器，具有较强抗干扰能力及较好的阻抗匹配能力，具有掉电输入电源保护功能及传输延时均衡等特性。当行同步信号及场同步信号到来时，经过高速缓存器74V1G125在较短的时间完成数据的缓存并发送，在高速工作的CPU与低速工作的外设之间起到协调和缓冲作用，实现数据传输的同步以及VGA信号的传输。

图3　74V1G125缓存器电路图

图4　SDA7123电路图

RK3288微控制器驱动D/A转换电路，D/A转换器为SDA7123。SDA7123是电流型输出方式的3路10位D/A转换器，信号通道可带同步信号输出，能转换视频信号R(红)、G(绿)、B(蓝)。该D/A转换器适用于数字视频系统、图像处理、高精度显示器等系统中。SDA7123电路如图4所示。

3软件设计

Android课件播放应用程序基于Eclipse软件开发平台及Android SDK 4.4集成固件包开发，使用“android.app”功能包中的Activity类(活动)、Service类(服务)和“android.content”功能包中的broadcastReceiver类(广播接收器)、ContentProvider类(内容提供者)等基本组件建立软件框架。根据框架可以完成GUI界面的设计，并设置功能按键，按键通过Intent显式(Explicit)的方式，调用“msword”、“vnd.ms-excel”、“vnd.ms-powerpoint”、“pdf”等API对象接口，对DOC、XLS、PPT、PDF等格式文件进行读取；调用“android.intent.action.VIEW”API对象接口，对MP3、MP4、AVI等格式文件读取，从而实现教学课件的播放。

使用Handler与Timer及Timer Task结合的方法实现定时器功能，当到达定时时间时，通过Intent方式显示提示语句，调用对应端口检测局域网信息，并通过“vnd.ms-excel”端口新建XLS文件保存局域网上的数据。

智能多媒体课件播放终端系统启动时，能自动根据投影仪的分辨率和长宽比做出显示适应，若接入Bluetooth等遥控设备,终端系统界面会自动出现鼠标光标。也可通过向终端插入USB接口的鼠标或键盘来实现输入。播放终端内置一张SD卡，用来存储Android应用软件，使用“课件播放”应用软件可以播放PPT、PDF、DOC等格式文件。

课件播放应用程序读取播放终端内置SD卡或USB存储的文件，并在交互界面显示出文件列表供用户选择。软件会根据课件文件名后缀自动识别文件类型播放课件，对课件进行编辑和保存操作。用户可随时选择退出当前播放的课件，做到课件之间的切换。同时，课件播放应用程序具有纪录历史文件的功能，打开过的文件名会在历史文件列表中依次记录，用户可随时打开历史文件。

定时功能随 “课件播放”应用软件同步启动。当下课定时时间到来时，弹出下课提示文字，提醒教师课间休息，并询问是否打开音频、视频播放功能；当到达上课定时时间时，提醒教师准备上课，从而实现智能提醒功能，如图5所示。

图5　智能提醒流程图

在课间还可选择是否进入智能点名模式，智能点名模式要求班级内每名同学在自己的手机上安装签到应用程序，并在应用程序内关联自己的学号，当进入教室局域网时，智能多媒体课件播放终端可以检测每个手机所发出的学号ID，并根据检测情况生成对应班级的电子签到表格。这样，既节省了点名的时间，又能方便授课教师对学生进行考勤。该功能使授课教学智能化，同时便于授课教师对学生的管理。

4验证测试

实际测试中，智能多媒体课件播放终端供电后连接VGA接口，能够使投影仪正常显示图像，能够自动适应4∶3及16∶9的投影仪屏幕并完成显示图像功能。将鼠标无线接收器插入播放终端的USB端口，播放终端自动完成匹配且投影仪屏幕出现鼠标光标，实现鼠标操作功能。将键盘USB接口插入终端可实现键盘功能。点击“课件播放”应用程序，应用程序正常运行并能播放课件，与Windows7环境下Office2013打开的PPT、PDF、DOC等格式课件的显示效果相比，版式一致，未发现明显变形或错位现象。播放视频文件流畅，无卡顿现象。播放音频文件时，播放终端的扬声器发声准确，也可以通过3.5 mm音频接口输出声音。智能提醒功能在打开“课件播放”应用程序时同步启动，当设定的下课或上课时间到时，能做出对应功能提示并执行功能。其中，点名记录功能可依次显示学生名单及学号，自动生成签到记录表格文件并将记录保存。

结语

参考文献

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李兴华、于新业(讲师)、马咏翔、李朝辉，主要研究方向为嵌入式系统。

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

* 基金项目：广西高校大学生创新创业计划项目(2192)，该课题受广西区教育厅大学生创新创业训练计划项目《智能多媒体课件播放终端(2192)》的资助。

中图分类号:TP312

文献标识码:A

收稿日期：(责任编辑：杨迪娜2016-01-08)