在ARM Cortex-A8内核处理器及android操作系统上实现双屏异像显示应用

辰汉电子供稿

随着ARM Cotex-A8与Android的组合越来越强大，其从智能移动终端如智能手机，平板电脑等消费电子领域渗透到各行各业的趋势愈发明显。但受制于芯片体系结构和操作系统构架的设计，在Android平台上通常只能实现同步双屏的一些应用，如下图基于智能手机的显示器应用或者基于平板电脑的投影仪应用：


   
图1：手机接HDMI电视机
     

图2：平板电脑接VGA投影仪

在这样的应用中，大屏主要作为小屏的延伸，其目的是让视频或显示界面的可视区域变大，以便让观看的体验更好或者让更多的人看到小屏上的内容。其操作的UI界面与内容界面都同时显示在不同的屏上。专业上可称为同步双显或称双屏同像技术。而对于性能弱一点的处理器或操作系统，由于大屏的分辨率限制及视频格式的差异化，要想实现流畅清晰的同步双显必须在系统设计上下非常大的功夫，即便如此还会有许多不如人意的地方。就ARM内核的芯片来说，在其内核达到Cotex-A8级别，GPU达到1080P级别的时候，实现同步双显已经相对比较轻松，具有非常好的用户体验。目前已经基本上成为高端智能手机或者平板电脑的标配。
   
随着移动世界往企业领域的渗透，我们经常会发现现实世界中有下面这样的案例：


图3：工业现场，工业液晶屏显示器作为人机交互，另一块大屏显示流水线上的实时监控录像，同时这个监控被嵌入式处理器经过视频压缩通过无线或有线网络传输到中央控制室的服务器电脑上。


图4: 地铁优惠券广告一体机：中间的屏作为人机交互操作界面如打印优惠劵，团购查询，上面的大屏则一直在进行广告播放。


图5：医疗智能终端：医生用小型操作屏进行数据录入交互操作，病人端或设备端的大屏则显示采集的数据曲线。
  


   
图6：汽车娱乐的异步多屏显示。驾驶位的屏作为GPS导航，主操作界面，后座的屏则播放广告或是电影供乘客娱乐。

在上述的传统多屏显示不同内容的解决方案多采用X86构架的工业主板，扩展若干显卡，或者需要多块类PC构架的产品来实现上述功能。如果能采用ARM构架的解决方案好处是显而易见的。面向工业行业的ARM芯片的低功耗和高低温属性，加上其轻型化，便携式的特性，大大扩展了产品部署和活动的范围。同时成本也较采用PC构架的解决方案降低一半以上。

然而用基于ARM的处理器上实现上述双屏异像解决方案需要非常高的技术积累，其在多通道显示接口，不同的显示设备的芯片及系统设计上都需要有较充足的经验，同时对芯片层，硬件层，内核层，显示框架层，操作系统框架层都需要有清晰的理解和研究，如果再结合多通道异步音频，多通道异步视频输入则整个体系结构更加复杂，远远超出了当前移动智能终端的能力范围。所以目前在Android下还没有实现双屏异像的成熟的标准接口和商业案例。

飞思卡尔的iMX53芯片是面向工业汽车领域的现有成熟的最高端ARM处理器，辰汉电子在其上实现了异步双屏或称双屏异像显示技术。此技术已经在严酷环境和丰富应用的车载，户外广告等领域成功应用。


图7：基于iMX536的异步双显系统框图。

该技术中，辰汉电子在深入研究i.MX53应用处理器显示特点及Android显示单元框架的基础上，开发了拥有专利的自底向上的双屏异像Framework，给应用开发者提供了标准的双屏异像开发接口，主屏和次屏可任意切换，主屏上可实现任意android应用程序。次屏上可实现多层内容的显示，可叠加文字、图片、视频等显示信息，可进行显示区域分割，并且不同层之间可alpha透明度混合，充分满足了工业应用的需求，大大降低了实现上述工业类应用的技术门槛。

该技术的一个重要特点是，其给双屏异像应用开发者提供的软件接口与原生的Android应用开发接口无缝兼容，应用开发者使用Android SDK中原有的类、API即可在次屏上输出显示内容，并且像普通Android应用开发一样，可以使用Java语言开发双屏异像的应用程序，开发者在很短时间内即可熟练运用，开发非常方便。

毫无疑问，在当前和未来的很长一段时间内，CPU和OS的战争中，ARM和Android从移动设备出发，凭借着巨大的移动性优势，一定会不断蚕食Wintel联盟的传统工业嵌入式阵地。一个新的工业互联网时代终究会呈现在人类的眼前。高性能双屏异像技术的实现为拓展各种细分的应用领域提供了全新的想象空间。