基于云桌面的网络中控系统设计

梁伟鄯+卢光云+奉坤

【摘要】文章主要介绍了基于Raspberry Pi 2的云桌面网络中控系统的设计与实现。此云桌面网络中控系统的主要功能包括云桌面中控、多媒体信息转换和切换、面板控制等。

【关键词】Raspberry Pi 2；云桌面；网络中控系统

一、云桌面网络中控系统的框架总体设计

框架总体设计如图1所示，以Raspberry Pi 2为云桌面网络中控系统的设计开发。云桌面网络中控系统主要通过搭载linux操作系统的Raspberry Pi 2作为云桌面的网络桥接服务器与以AVR单片机为核心的中控系统相连接，即可实现云桌面远程控制功能；将多媒体信息以及控制信号通过Internet同步到Raspberry Pi 2后，多媒体信号通过VGA转换模块、音频转换模块转换成适当的输出信号，而控制信号则传递到AVR单片机上实现对中控系统实现视频、音频切换的云控制。

二、硬件结构

（一）Raspberry Pi 2介绍

树莓派2代采用Broadcom BCM2836 900MHz的四核SoC，1GB内存，Raspberry Pi 2性能非常强大，不仅能跑Linux发行版，而且支持Snappy Ubuntu Core及Windows 10等系统。树莓派2代板载接口丰富，带Micro SD卡插槽、10/100自适应网卡、HDMI接口、USB 2.0接口x 4等，拓展性十分强悍，满足此次设计作为云桌面的网络桥接服务器所需的资源和性能要求。

（二）VGA切换模块

VGA切换模块采用FSAV433设计，如图2所示为FSAV433芯片原理图。FSAV433芯片，20引脚薄型微缩小外形封装（TSSOP），视频开关的带宽为550MHz（3：1）、-3dB；差分增益典型值低至O.2%；差分相位典型值为0.1度；功耗少于1μA；关断隔离少于75dB；抗串扰达-85dB；典型导通阻抗值为6.5Ω。具有关断隔离和抗串扰性能，能够消除显示中通道至通道噪声和重影效果。而且，这种开关的低导通阻抗可将信号插入损耗减至最少。以单个三端口开关取代两个传统的分立器件，FSAV433可处理来自DVD、机顶盒、PC和其他远程器件多达三种HD视频信号。该芯片能够优化需要对三种计算机RGB或高清晰度YPbPr模拟视频信号进行开关的LCD显示器的高性能运作。

（三）主控板

主控板采用ATmega32设计开发，ATmega32是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。两个具有独立预分频器和比较器功能的8 位定时器/计数器，一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器，具有独立振荡器的实时计数器RTC，四通道PWM，8路10位ADC，8个单端通道，2个具有可编程增益（1x，10x，或200x）的差分通道，可编程的串行USART，可工作于主机/从机模式的SPI 串行接口，具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器，片内模拟比较器。由于其先进的指令集以及但时钟周期指令执行时间，ATmega32的数据吞吐率高达1MIPS/MHZ，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。

（四）音频切换模块

音频切换模块采用CD4051和tlv320芯片设计的。CD4051它允许双向使用，既可用于多到一的切换输出，也可用于一到多的输出切换。CD4051还设有另外一个电源端VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的 CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰-峰值达15V的交流信号。tlv320一个高性能的立体声音频Codec芯片的高度集成的芯片。模数转换器（ADC）和数字模拟转换器（DAC）在芯片使用多位集成的超采样数字插补滤波器Sigma-Delta技術。

（五）按键控制面板

按键控制面板采用STC15W404和定制按键面板设计与开发，STC15W404是STC生产的单时钟/机器周期（1T）的单片机，是宽电压/高速/高可靠/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，采用STC第九代加密技术，无法解密指令兼容传统8051但速度快8-12倍。内部集成高精度R/C时钟（±0.3%），可替换外部昂贵的晶振和外部复位电路，1组高速异步串行通信口（UARTUART，可在3组管脚之间进行切换，分时复用可作3组串口使用）。

（六）电源模块

采用LT1083LT、MC34063和定制的80W环形变压，可输出双12V、单15V、单5V电压。MC34063是一单片双极型线性集成电路，专用于直流-直流变换器控制部分。片内包含有温度补偿带隙基准源、一个占空比周期控制振荡器、驱动器和大电流输出开关，能输出1.5A的开关电流。它能使用最少的外接元件构成开关式升压变换器、降压式变换器和电源反向器。LT1083LT以高于现有器件的效率来提供3A输出电流而设计。所有内部电路均为能够在低至1V的输入至输出差分电压条件下运作而设计，片内修整把输出电压准确度调节至1%，对电流限值也进行了修整，从而最大限度地减小了过载条件下稳压器和电源电路上承受的应力。

（七）功放模块

TDA2030的音频功放电路，采用V型5脚单列直插式塑料封装结构。该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、谐波失真和交越失真小的特点。电路特点：1.外接元件非常少；2.输出功率大，Po=18W（RL=4Ω）；3.开机冲击极小；4.内含各种保护电路，因此工作安全可靠。

三、结束语

本次设计的云桌面应用采用的是citrix桌面虚拟化方案，用户在前端与后台的桌面系统进行通讯时，传输的是ICA协议。我们可以通过citrix 在各平台上的APP通过一个账号登录方式实现跨平台的云桌面控制与多媒体信息传输。此云桌面网络中控系统适合各大中小院校，公司的多媒体设备控制管理，而云桌面技术的加入使得多媒体设备的控制管理更加的方便、高效，同时也为构架多媒体信息系统节省了大量的硬件、人工维护成本。