المواصفات الفنية لمجلس تطوير Linux وAndroid Dual-OS Android TV Box

1. مجلس تطوير Android TV Box ثنائي التشغيل: هندسة الأجهزة واختيار SoC

تعتبر شركة نفط الجنوب أساسًا لمجلس تطوير نظام التشغيل المزدوج. فهو يحدد بنية وحدة المعالجة المركزية، وقدرات وحدة معالجة الرسومات، ووحدة التحكم في الذاكرة، ومحرك الوسائط المتعددة، والواجهات الطرفية، ومدى توفر موارد تطوير برامج Android/Linux.

بالنسبة لمشاريع B2B، تستحق منصات Rockchip التقييم لأن النظام البيئي لمنتجاتها يغطي الوسائط المتعددة، وLinux، وAndroid، والتطبيقات الصناعية.

توضح منصتان تمثيليتان متطلبات المشروع المختلفة.

روكشيب RK3568

منصة مدمجة متوازنة

• وحدة المعالجة المركزية رباعية النواة Cortex-A55

• وحدة معالجة الرسوميات Mali-G52

• 1 قمم NPU

• فك تشفير 4K H.265/H.264/VP9

• تم توثيق دعم Android 11/12 وLinux SDK للنظام الأساسي

  مناسب لـ IPTV والمحطات المدمجة والشاشات الذكية والتحكم الصناعي.

روكشيب RK3588

منصة عالية الأداء

• 4× كورتيكس-A76 + 4× كورتيكس-A55

• وحدة معالجة الرسوميات Mali-G610 MP4

• ما يصل إلى 6 قمم NPU

• قدرات فك تشفير الفيديو بدقة 8K

• توزيعات Android وLinux المتعددة مدعومة على منصات التطوير الموثقة

  مناسب للوسائط المتعددة المتقدمة وتطبيقات الذكاء الاصطناعي والأنظمة الصناعية المعقدة.

1.1 إطار عمل مواصفات الأجهزة الموصى به

يوفر الجدول التالي مرجعًا عمليًا لتخطيط لوحة تطوير Android TV Box لنظام التشغيل Linux وAndroid Dual-OS.

هذه هي التكوينات الهندسية الموصى بها، وليست مواصفات أحد منتجات SZTomato المؤكدة.

يجب أن يتم تحديد التكوين النهائي من خلال ورقة بيانات SoC، والتصميم المرجعي، والمتطلبات الطرفية، ومصفوفة دعم البرامج.

1.2 بنية الذاكرة والتخزين لنظامي تشغيل

يعد تخصيص الذاكرة أحد أهم القرارات في لوحة تطوير نظام التشغيل المزدوج.

يتطلب Android بشكل عام مساحة تخزين أكبر لصورة النظام وإطار التطبيق وتطبيقات النظام وآليات التحديث عبر الهواء مقارنة بتوزيع Linux المضمن البسيط.

يمكن أن تكون لوحة التطوير المزودة بذاكرة وصول عشوائي (RAM) سعة 4 جيجابايت وذاكرة eMMC سعة 32 جيجابايت بمثابة نقطة بداية عملية للعديد من مشاريع الوسائط المتعددة المضمنة، على الرغم من أن التطبيقات الصعبة قد تتطلب ذاكرة وصول عشوائي (RAM) سعة 8 جيجابايت أو سعة تخزين أكبر.

هيكل قسم eMMC المحتمل هو:

يجب أن يأخذ تخطيط القسم في الاعتبار بنية التمهيد الخاصة بـ SoC، وإصدار Android، وتوزيع Linux، ومتطلبات تحديث A/B، واستراتيجية الاسترداد.

يمكن لقسم البيانات المشتركة أن يبسط تبادل الملفات بين أنظمة التشغيل، ولكن يجب مراعاة توافق نظام الملفات والأذونات والتشفير والوصول المتزامن.

1.3 واجهات مجلس التطوير الأساسية

يجب أن يوفر مجلس التطوير واجهات أجهزة كافية لتكامل المنتج.

تستحق الواجهات التالية اهتمامًا خاصًا:

• HDMI: إخراج الفيديو ونقل الصوت وتوافق العرض وتنفيذ HDCP.

• مضيف USB/OTG: وحدة تخزين خارجية، وكاميرات، ولوحات مفاتيح، وتصحيح الأخطاء، وتكامل الأجهزة الطرفية.

• Gigabit Ethernet: توصيل IPTV موثوق، وإدارة عن بعد، وشبكات صناعية.

• UART: وحدة تحكم أداة تحميل التشغيل وتصحيح أخطاء kernel وتشخيص الأجهزة.

• GPIO: التحكم في الطاقة وأجهزة الاستشعار والأزرار ومؤشرات الحالة والمعدات الخارجية.

• I2C/SPI: الاتصال بوحدات تحكم العرض وأجهزة الاستشعار والدوائر الطرفية الطرفية.

• PCIe/M.2: توسيع اختياري للاتصالات اللاسلكية والتخزين والاتصالات.

يجب الانتهاء من قائمة الواجهة قبل تخطيط PCBA. يمكن أن تؤدي إضافة الموصلات بعد تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى حدوث تعارضات في التوجيه، وقيود على الطاقة، وتكاليف إعادة تصميم غير ضرورية.

2. تنفيذ نظامي التشغيل Linux وAndroid المزدوج: Bootloader وKernel وBSP

يتطلب دعم Linux وAndroid على نظام أساسي واحد للأجهزة بنية برمجية منسقة.

النقطة الحاسمة هي أن قدرة نظام التشغيل المزدوج لا تعني بالضرورة أن كلا نظامي التشغيل يعملان في وقت واحد.

تستخدم معظم تطبيقات مجلس التطوير أحد الأساليب الثلاثة:

1. التمهيد المزدوج: حدد Linux أو Android أثناء بدء التشغيل.

2. تبديل البرامج الثابتة: قم بوميض صورة نظام التشغيل المطلوبة عند تغيير بيئات التطبيق.

3. المحاكاة الافتراضية أو البنية القائمة على الحاوية: قم بتشغيل أحمال العمل المعزولة المدعومة ضمن نظام تشغيل أساسي، مع مراعاة دعم SoC وبرنامج Hypervisor.

بالنسبة لمعظم مشاريع Android TV Box OEM/ODM، يعد التمهيد المزدوج أو البرامج الثابتة القابلة للتحديد هي البنية الأكثر وضوحًا.

2.1 تكوين U-Boot ومحمل الإقلاع

يعد U-Boot مسؤولاً عن تهيئة النظام الأساسي للأجهزة وتحميل نظام التشغيل.

في لوحة تطوير نظام التشغيل المزدوج، يحتاج برنامج تحميل التشغيل إلى تحديد نظام التشغيل المحدد وتحميل تكوين التمهيد المقابل.

تسلسل التمهيد النموذجي هو:

العمارة المفاهيمية. تختلف مراحل التمهيد الفعلية وتنسيقات الصور حسب شركة نفط الجنوب والمورد BSP.

تتضمن وظائف أداة تحميل التشغيل المهمة ما يلي:

• تهيئة DDR وتكوين الأجهزة.

• اكتشاف بطاقة eMMC أو SPI NOR أو NAND أو بطاقة SD.

• تحميل صورة النواة.

• اختيار جهاز Blob (DTB).

• تكوين وسيطة التمهيد.

• التحقق من التمهيد الآمن عند الاقتضاء.

• دعم الاسترداد وترقية البرامج الثابتة.

تصف وثائق تطوير Rockchip تكوينات U-Boot الخاصة باللوحة، وأشجار أجهزة kernel، ومصادر التمهيد، وإجراءات تثبيت البرامج الثابتة.

وثائق إصدار Das U-Boot غير معروفة+2

بالنسبة لتطوير OEM، يجب التأكد من توفر مصدر أداة تحميل التشغيل وحقوق التخصيص قبل الموافقة على المشروع.

2.2 توافق Android BSP وLinux BSP

يعنيBSP حزمة دعم اللوحة. فهو يوفر مكونات البرامج المطلوبة لتشغيل منصة أجهزة معينة.

قد يستخدم Android BSP وLinux BSP نفس SoC ولكن لا يزال لديهما تطبيقات مختلفة لبرامج التشغيل وتكوينات kernel ومكدسات الرسومات وأطر الوسائط المتعددة.

إحدى مشكلات التطوير الرئيسية هي توفر وحدة معالجة الرسومات وبرنامج تشغيل وحدة فك ترميز الفيديو.

قد تقوم اللوحة بتشغيل Linux بنجاح ولكنها تفتقر إلى تسريع الأجهزة المطلوب لتشغيل 4K. وبالمثل، قد يعرض نظام Android واجهته بشكل صحيح بينما تظل بعض وظائف HDMI أو الصوت أو Wi-Fi أو Bluetooth غير مدعومة.

ولهذا السبب يجب أن يتضمن التطوير الناجح لنظام التشغيل المزدوج التحقق الكامل من صحة الأجهزة في كلا نظامي التشغيل.

2.3 اختيار توزيعة لينكس

يجب أن يتطابق توزيع Linux مع التطبيق بدلاً من اختياره حسب الشعبية فقط.

بالنسبة لأنظمة الإنتاج، يعد Buildroot وYocto مناسبين بشكل خاص عندما يحتاج المطورون إلى التحكم في الحزم ووقت التمهيد وحجم نظام الملفات وتكوين الأمان وصيانة البرامج.

إن توفر صورة العمل وحدها غير كاف. يجب على المشترين طلب توفر مصدر kernel، وملفات شجرة الجهاز، وتعليمات التجميع المتقاطع، ووثائق إصدار BSP المقابلة.

3. تطوير برامج Android TV Box ذات نظام التشغيل المزدوج: برامج التشغيل والوسائط المتعددة وOTA

الفرق بين لوحة التطوير والمنتج الجاهز للإنتاج هو جودة تكامل البرامج.

قد ينجح مجلس التطوير في تشغيل Android وLinux، لكن النشر التجاري يقدم متطلبات إضافية: توافق الوسائط المتعددة، والتسليم الآمن للمحتوى، وإدارة التطبيقات، والتحديثات عن بعد، وموثوقية الأجهزة.

3.1 تطوير برامج تشغيل الأجهزة وتكييف الواجهة

يتطلب كل جهاز طرفي متصل بـ PCBA برامج تشغيل وتكوين نظام متوافقين.

تشمل مهام التطوير الشائعة ما يلي:

• تكامل برنامج تشغيل Ethernet وتكوين الشبكة.

• تكييف برنامج تشغيل وحدة Wi-Fi وBluetooth.

• عرض HDMI وتكامل برنامج تشغيل الصوت.

• مضيف USB ووظيفة OTG.

• تكوين برامج تشغيل GPIO وUART وI2C وSPI.

• دعم RTC والمراقبة.

• إدارة الطاقة وتعليق/استئناف السلوك.

يعد تكوين Device Tree مهمًا بشكل خاص في تطوير Linux.

يصف DTB تكوين الأجهزة للنواة، بما في ذلك مناطق الذاكرة والناقلات وتخصيصات GPIO والمنظمين والساعات والاتصالات الطرفية.

يمكن أن يؤدي تكوين شجرة الجهاز غير الصحيح إلى فشل تهيئة الأجهزة حتى عندما يعمل PCB نفسه بشكل صحيح.

بالنسبة لنظام التشغيل Android، يجب أيضًا دمج مكونات الأجهزة المقابلة مع HAL المناسبة وخدمات البائع.

3.2 تسريع الوسائط المتعددة وتوافق إدارة الحقوق الرقمية

بالنسبة إلى لوحة تطوير Android TV Box، غالبًا ما يكون أداء الوسائط المتعددة معيارًا رئيسيًا للاختيار.

يجب أن يتحقق تصميم الإنتاج من:

بالنسبة لخدمات البث التجارية، لا تعد DRM وHDCP تفاصيل اختيارية.

قد تكون هناك حاجة إلى توفير Widevine ومسارات فيديو آمنة ومصادقة HDCP وشهادة خاصة بالخدمة. لا يمكن افتراض توفرها ببساطة لأن شركة نفط الجنوب تدعم نظام Android.

قد يدعم نظام Linux تشغيل الوسائط المتعددة المحلية دون توفير نفس نظام البث المرخص كجهاز معتمد من Android.

لهذا السبب، يجب على مشتري B2B التمييز بين:

• توافق لوحة تطوير Android.

• شهادة منصة Android TV.

• توفر شهادة Google وخدمات Google Play.

• Netflix أو شهادة خدمة البث الأخرى.

• متطلبات ترخيص DRM وHDCP.

هذه متطلبات هندسية وتجارية منفصلة.

3.3 التحديث عبر الهواء وهندسة الصيانة عن بعد

يجب مراعاة صيانة البرامج على المدى الطويل أثناء التطوير الأولي للوحة.

قد يحتاج جهاز Android TV Box المنتشر عبر الفنادق أو مواقع البيع بالتجزئة أو شبكات IPTV أو عمليات تثبيت اللافتات الرقمية إلى تحديثات البرامج الثابتة دون الوصول الفعلي.

يقدم منتج نظام التشغيل المزدوج اعتبارات التحديث الإضافية.

نظام أندرويد أوتا

يجب أن تدعم آلية تحديث Android حزم البرامج الثابتة الموقعة، والتحكم في الإصدار، والاسترداد، وتحديثات نظام A/B، حيثما يكون ذلك مدعومًا.

نظام تحديث لينكس

يمكن أن تستخدم تحديثات البرامج الثابتة لنظام التشغيل Linux النشر المستند إلى الصور، أو أقسام نظام الملفات الجذر A/B، أو إدارة الحزم، أو آليات الاسترداد المخصصة.

الإدارة عن بعد

يمكن لمنصة الإدارة المركزية مراقبة:

• إصدارات البرامج الثابتة للجهاز.

• حالة نظام التشغيل.

• الاتصال بالشبكة.

• استخدام وحدة المعالجة المركزية والذاكرة.

• صحة التخزين.

• سجلات درجة الحرارة والنظام.

• تحديث حالة النشر.

يجب أن يتضمن نظام OTA المصمم جيدًا أيضًا إجراءات التراجع أو الاسترداد لتقليل مخاطر عدم إمكانية استخدام الأجهزة بعد توقف التحديث.

بالنسبة للأجهزة التي تعمل بنظام التشغيل المزدوج، يجب أن يحمي نظام التحديث أداة تحميل التشغيل وأقسام نظام التشغيل الأخرى من التعديل العرضي.

4. تخصيص PCBA والتكامل الصناعي: تحويل مجلس التطوير إلى منتج تجاري

تم تصميم لوحة التطوير القياسية لتوفير الوصول إلى موارد الأجهزة. يتطلب Android TV Box التجاري تصميمًا أكثر تركيزًا.

قد يحتاج المنتج النهائي إلى لوحة PCB أصغر حجمًا، وموصلات أقل، ودوائر طاقة مخصصة، وحاوية مختلفة، وتكوين برنامج ثابت محسّن لتطبيق واحد.

هذا هو المكان الذي تصبح فيه هندسة OEM/ODM مهمة.

4.1 تحسين تخطيط PCBA

يمكن لتخصيص PCBA معالجة العديد من المتطلبات الهندسية:

حجم ثنائي الفينيل متعدد الكلور ووضع المكونات

يمكن تعديل تخطيط اللوحة ليتوافق مع حاوية العميل وموضع التركيب وترتيب الموصل ومتطلبات التصنيع.

بنية إمدادات الطاقة

يجب أن تتطابق دوائر إدخال التيار المستمر واختيار PMIC ومنظمات الجهد ومكونات الحماية وتسلسل الطاقة مع شركة نفط الجنوب والأجهزة الطرفية المحددة.

التكامل المحيطي

يمكن اعتبار الواجهات الاختيارية مثل RS232 أو RS485 أو CAN أو GPIO أو M.2 أو SATA أو منافذ USB الإضافية مدعومة ببنية SoC واللوحة.

EMI وسلامة الإشارة

تتطلب الواجهات عالية السرعة وتوجيه DDR والتأريض وتوزيع الطاقة تصميمًا دقيقًا والتحقق من صحتها.

الإدارة الحرارية

يجب تقييم مكونات SoC والذاكرة والطاقة معًا لمنع الحرارة المركزة داخل العبوات المدمجة.

4.2 حلول التبريد للتطبيقات الصناعية

إن مجلس التطوير الذي يعمل في المختبر لا يؤدي بالضرورة نفس الطريقة داخل حاوية تجارية مغلقة.

قد تشمل عمليات النشر الصناعية ما يلي:

• التشغيل المستمر 24/7.

• ارتفاع درجات الحرارة المحيطة.

• تدفق الهواء مقيد.

• أجهزة طرفية متصلة متعددة.

• فك تشفير الفيديو المستدام أو أعباء عمل الذكاء الاصطناعي.

• التثبيت في الخزانات أو معدات العرض.

تشمل حلول التبريد الممكنة ما يلي:

1. مبددات حرارة من الألومنيوم لتبديد حرارة SoC المباشر.

2. وسادات حرارية وموزعات حرارية لتحسين الاتصال بين المكونات والحاوية.

3. حاويات من الألومنيوم تعمل كمشتتات حرارية سلبية.

4. أنابيب الحرارة للتطبيقات ذات الأحمال الحرارية العالية.

5. التبريد النشط حيث لا تستطيع الإدارة الحرارية السلبية تلبية متطلبات التشغيل.

يجب التحقق من صحة التصميم الحراري من خلال اختبار عبء العمل الممتد ومراقبة درجة الحرارة وتحليل الاختناق الحراري.

4.3 البرامج الثابتة المخصصة وتكامل SDK/API

تتطلب التطبيقات التجارية المختلفة سلوكًا مختلفًا لنظام التشغيل.

على سبيل المثال:

تدعم SZTomato تطوير Android TV Box المخصص، بما في ذلك تعديل أجهزة PCBA، والبرامج الثابتة المخصصة لـ UI/UX، وتكامل SDK/API، وحلول التبريد المتخصصة للتطبيقات الصناعية.

بالنسبة للمشروعات التي تتطلب التوافق مع Linux وAndroid، يجب تحديد بنية البرنامج وفقًا لـ SoC المحدد وتوافر BSP ومتطلبات برنامج التشغيل وتطبيق العميل.

الهدف ليس توفير صورتين لنظام التشغيل كنتائج منفصلة. إنه توفير نظام أساسي للأجهزة والبرامج التي تم التحقق من صحتها والتي تدعم النشر المقصود.

5. تطوير SZTomato OEM/ODM: من لوحة تطوير نظام التشغيل المزدوج إلى Android TV Box المخصص

بالنسبة للعلامات التجارية للأجهزة، ومشغلي IPTV، وشركات الاتصالات، ومتكاملي الأنظمة، فإن اختيار مجلس التطوير هو الخطوة الأولى فقط.

والسؤال الأكثر أهمية هو ما إذا كان بإمكان الشركة المصنعة تكييف النظام الأساسي مع متطلبات منتج العميل والحفاظ على توافق البرامج طوال دورة حياة المنتج.

قدمت شركة SZTomato (Shenzhen Tomato Technology Co., Ltd.) خدمات تطوير وتصنيع أجهزة الوسائط المتعددة منذ عام 2011، مع التركيز على Android TV Box وIPTV Set-Top Box ومشغل الوسائط المتدفقة واللافتات الرقمية وحلول الوسائط المتعددة المدمجة المخصصة.

تغطي قدراتها الهندسية OEM/ODM المجالات التالية:

تعديل الأجهزة PCBA

تخطيطات PCB مخصصة، ودوائر الطاقة، واختيار المكونات، والواجهات الطرفية، وتكوينات اللوحة الأم.

تخصيص البرامج الثابتة لنظام Android/Linux

تكامل نظام التشغيل، وتكوين kernel، وتكييف برنامج التشغيل، وتخصيص أداة تحميل التشغيل، وتحسين مستوى التطبيق.

تكامل SDK/API

التحكم في الأجهزة وتكامل تطبيقات الطرف الثالث وإدارة الأجهزة والتواصل مع الأنظمة الخارجية.

الهندسة الحرارية الصناعية

مبددات حرارة مخصصة، وواجهات حرارية، وتحسين الهيكل، وحلول التبريد للتشغيل المستمر.

تصنيع المعدات الأصلية/تصنيع التصميم الشخصي

التحقق من صحة الأجهزة والاختبار الوظيفي ومراقبة جودة الإنتاج والدعم الفني على المدى الطويل.

عملية التطوير الموصى بها

بالنسبة لمشروع Linux وAndroid Dual-OS Android TV Box، يتضمن سير عمل التطوير العملي ما يلي:

1. تحليل المتطلبات: تحديد التطبيق وشركة نفط الجنوب المفضلة وأنظمة التشغيل والذاكرة والتخزين ومتطلبات الواجهة.

2. تقييم النظام الأساسي: تأكد من توفر Linux/Android BSP وإصدارات kernel وبرامج التشغيل وإمكانيات الوسائط المتعددة.

3. تطوير الأجهزة: تعديلات PCBA الكاملة، وتصميم الطاقة، وتكوين الواجهة، والهندسة الحرارية.

4. تكامل البرامج: تطوير تكوينات أداة تحميل التشغيل، وصور نظام التشغيل، وبرامج تشغيل kernel، والبرامج الثابتة، ووظائف SDK/API.

5. التحقق الهندسي: اختبار موثوقية التمهيد، وتشغيل الفيديو، والاتصال بالشبكة، والتوافق المحيطي، والأداء الحراري.

6. الإنتاج الضخم: الانتهاء من تكوين الأجهزة وإصدار البرامج الثابتة ومعايير الجودة ووثائق الإنتاج.

يقلل هذا الأسلوب من مخاطر اختيار مجموعة الشرائح التي تبدو مناسبة على الورق ولكنها لا تستطيع تلبية متطلبات البرامج والأجهزة الفعلية للمشروع.

الخلاصة: اختيار منصة تطوير Android TV Box المناسبة لنظام التشغيل المزدوج

نظام تشغيل مزدوج لينكس وأندرويد أندرويد تي في بوكس يوفر مجلس التطوير المرونة للشركات التي تقوم بتطوير محطات الوسائط المتعددة ومنتجات IPTV والأنظمة الصناعية ومعدات اللافتات الرقمية.

ومع ذلك، يجب تقييم دعم نظام التشغيل المزدوج على مستوى النظام الأساسي الكامل.

يؤثر توافق SoC، وتكوين U-Boot، وتوافر BSP، وبرامج تشغيل kernel، وبنية الذاكرة، وتقسيم التخزين، وتسريع الوسائط المتعددة، وصيانة OTA على ما إذا كان يمكن للوحة التطوير أن تصبح منتجًا تجاريًا موثوقًا به.

بالنسبة لمشتري B2B، فإن أفضل منصة ليست بالضرورة هي التي تتمتع بأعلى تردد لوحدة المعالجة المركزية أو أكبر عدد من الواجهات. فهو الذي يوفر المزيج الصحيح من أداء الأجهزة وتوافق البرامج ومرونة التخصيص والدعم الفني على المدى الطويل.

تطوير نظام تشغيل Linux وAndroid ثنائي مخصص أندرويد تي في بوكس ؟

يدعم SZTomato تطوير أجهزة الوسائط المتعددة OEM/ODM، وتعديل PCBA، وتخصيص البرامج الثابتة لنظام Android/Linux، وتكامل SDK/API، والتصميم الحراري الصناعي.

اتصل بالفريق الهندسي SZTomato على www.sztomato.com لمناقشة اختيار SoC الخاص بك، وبنية نظام التشغيل المزدوج، ومواصفات لوحة التطوير، ومتطلبات الإنتاج المخصصة.