Мобильные процессоры Samsung уже давно используются в телефонах, коммуникаторах, электронных книгах и других изделиях. Однако в России применение этих процессоров было ограничено. Но уже сегодня многие отечественные разработчики заложили системы-на-кристалле (СнК) от компании Samsung в качестве основы для автонавигаторов, торговых терминалов, портативной измерительной техники и медицинских прикроватных мониторов. И скоро мы увидим эти разработки. В рамках данной статьи речь пойдет об успешном внедрении СнК Samsung S3C6410 в российском проекте для растущей во всем мире индустрии цифровой рекламы (Digital Signage). Разработанные изделия уже введены в коммерческую эксплуатацию, их использование на практике доказывает, что мультимедийные возможности процессоров Samsung способны удивить российских инженеров. Их можно использовать не только для мобильных решений, тем более отечественные поставщики и дизайн-центры активно работают над сокращением сроков внедрения этих процессоров.

Персонализированное окно в мир для всех и каждого

Российские инженеры всегда умели находить неожиданные решения. Применение мобильного мультимедийного процессора от компании Samsung в качестве «сердца» платформы для цифровой рекламы явилось не только невероятной находкой, но и перечеркнуло мировые стандарты этой индустрии. Большинство аналогичных зарубежных решений отличаются высокой стоимостью и отсутствием гибкости, они построены на процессорах x86 и при этом остаются весьма громоздкими. В то время как новый российский продукт компании MGR на базе процессора Samsung S3C6410 перевернул представление экспертов в этой индустрии и завоевал поклонников во всем мире.

Как известно, решения для цифровой рекламы позволяют наладить аудиовизуальную коммуникацию с посетителями общественных мест: магазинов, аэропортов, вокзалов, метро и т.п. Яркие экраны должны привлекать внимание за счет персонализации информации и автоматического подбора контента для целевой аудитории. Но, к сожалению, на мировом рынке возможности этой индустрии пока не задействованы на все 100%. А между тем это настоящая эволюция мира рекламы: переход от надоедливых безадресных обращений, к более эффективному общению с каждым потенциальным клиентом. И современным технологиям это вполне по силам. Так, в системах для цифровой рекламы может быть установлена камера, которая с помощью специализированного ПО распознает аудиторию, определит пол, возраст и другие специфические особенности людей (например, «увидит» носят ли они очки и другие аксессуары), а затем выведет соответствующую рекламную информацию специально для данной категории зрителей.

С точки зрения современных технологий, цифровая реклама представляет собой распределенные терминалы с возможностью централизованного управления по сетям Ethernet, WiFi, GPRS или 3G. Администратор может не только обновлять транслируемую аудиовизуальную информацию, но и определять на разных терминалах приоритеты в ее отображении по географическому, временному и другим признакам.

Богатые функциональные возможности делают мультивидеоэкраны особо требовательными к технической реализации с точки зрения производительности, набора поддерживаемых интерфейсов, установки и использования специального и общего ПО.

К сожалению, сегодня решения для цифровой рекламы зачастую реализуется на базе ПК, подключенных к одному или нескольким дисплеям. Это не самое лучшее решение: компьютеры занимают много места, потребляют большое количество электроэнергии, перегреваются и не отличаются мобильностью из-за большого веса. Всё это накладывает ограничения на возможности размещения терминалов, вынуждает использовать массу питающих и сетевых кабелей, требует дополнительного пространства.

Используемые программные решения также не отличаются эффективностью. Большинство представленных на рынке мультивидеоэкранов использует персональные компьютеры и различные версии ОС Windows. Эта операционная система не предназначена для автономных устройств. На экранах мониторов, работающих под её управлением, могут появляться всплывающие окна, сообщения об ошибках и пр. нежелательные элементы, затрудняющие показ и восприятие мультимедийного контента. Кроме того, Windows особенно подвержена воздействию вирусов, которые могут нарушить нормальную работу системы. Есть и другие недостатки, например, стоимость лицензионной версии ОС.

Если разработчики будут игнорировать особенности программно-аппаратных решений для цифровой рекламы и продолжат использование неадаптированного оборудования и программ, российские компании-рекламодатели так и не смогут задействовать весь скрытый потенциал мультимедийной адресной рекламы. Необходимо перейти к использованию специализированных решений. В качестве одного их удачных вариантов можно рассмотреть специальные медиаплееры, они предоставляют весь требуемый функционал и могут быть размещены в одном корпусе с дисплеем. Хороший пример — реализация подобного медиаплеера на доступной для всех разработчиков аппаратной платформе Pegasus.

Pegasus — источник вдохновения разработчиков¹

Аппаратный модуль Pegasus (см. рис. 1) стал основой для создания нового медиаплеера. Он работает под управлением ОС Linux, подключается к LCD-матрице напрямую через LVDS-интерфейс, а также предоставляет возможности удаленного управления, загрузки контента и мониторинга работы системы. Подключение к сети осуществляется по одному или нескольким каналам связи: Ethernet, GSM/GPRS/EDGE, CDMA 1xEV-DO, Wifi, WiMAX, ZigBee. Т.е. управление работой терминала и загрузка контента может успешно осуществляться по беспроводным каналам связи. Это решение лишено неудобств, связанных с множеством дополнительных проводов, излишним весом и габаритами оборудования. Наличие электрической сети — это всё, что нужно для установки и запуска системы.

Рис. 1. Плата Pegasus

Основные преимущества этого варианта по сравнению с другими современными терминалами для цифровой рекламы заключаются в следующем:

• Компактность. Модуль Pegasus встраивается непосредственно в корпус LCD-экрана.
• Изображение высокой четкости (HD — HighDefinition). Обеспечена поддержка разрешения до 1366×768 точек, что позволяет отображать фото и видео в высоком разрешении.
• Качество изображения. Большинство медиаплееров DigitalSignage подключаются к экранам по компонентному кабелю, что позволяет передавать сигнал лишь с телевизионным качеством картинки (PAL). Некоторые модели плееров используют VGA или DVI-кабель. Изредка используется HDMI. Но в любом из этих случаев при отображении контента происходит несколько преобразований сигнала: внутренний формат изображения плеера --> Component --> LVDS. Медиаплееры Pegasus используют прямое подключение к LVDS, что позволяет избежать лишнего преобразования сигнала и добиться максимального качества изображения.
• Простота исполнения. Pegasus в полной мере использует широкие возможности СнК Samsung S3C6410. В состав терминала входят LCD-матрица, сам сетевой медиаплеер, блок питания и аудиосистема. Другие привычные компоненты отсутствуют. Всё дело в том, что большинство функций реализовано непосредственно на плате: модули аппаратного кодирования/декодирования видео- и аудиопотоков, модули проводной и беспроводной связи (GSM, Wifi, Bluetooth), модули NFC и аппаратной криптографии, поддержка видеокамеры, встроенный усилитель звука, прямой выход на LVDS-интерфейс, возможность подключения сенсорной панели и т.д.
• Операционная система. Pegasus работает под управлением операционной системы Linux, что позволяет использовать богатый мировой опыт в сфере разработки драйверов и свободно распространяемого ПО. Стабильность ОС Linux доказана многолетним опытом эксплуатации.
• Зональное разделение экрана. Процессоры медиаплеера позволяют использовать различные спецэффекты и варианты отображения контента. Например, можно осуществить разделение экрана на несколько независимых зон, в каждой из которых будет отображаться свой тип информации: видео, статические изображения, текст или HTML-страницы.
• Большой объем памяти. Pegasus предлагает множество видов памяти для хранения контента: встроенную NAND флеш-память (256 МБ) для хранения ПО и конфигурационных файлов; слот для SD-карты (поддерживаются SDHC-карты (High Capacity) объемом до 32 Гб) и слот для miniSD-карты (объемом до 16 Гб). Таким образом, общий объем доступной памяти может достигать почти 50 Гб.
• Система бесперебойного питания позволяет терминалу работать до 15 часов в режиме stand-by. В случае отключения питания сети администратор автоматически получит оповещение в виде СМС.
• Антивандальная система отправляет СМС в случае попытки повреждения терминала.
• Шифрование данных. Такая возможность реализована для цифровой информации, которая передаётся от сервера к терминалу.
• Интерактивность. Встроенные Bluetoth, NFC, GSM и Wifi-модули дают целый набор возможностей для обратной связи. А с помощью NFC-модуля возможна работа с банковскими картами.
• Работает под любым углом. В отличие от обычных терминалов, терминалы на базе Pegasus можно монтировать под любым углом (вешать на потолок, горизонтально, вертикально), система самостоятельно определит угол поворота и правильно сориентирует изображение на экране.

В таблице 1 представлены более подробные характеристики медиаплеера Pegasus.

Таблица 1. Спецификация процессорного OEM-модуля Pegasus

Процессор Samsung S3C6410 — сильное сердце «Пегаса»

Платформа Pegasus работает на основе мобильного процессора Samsung S3C6410 (см. рис. 2), за счет которого, собственно, и обеспечивается поддержка всего набора периферии и воспроизведение видео.

S3C6410 был разработан специально для мобильных устройств с широкими мультимедийными возможностями. Он построен на 32-разрядном ядре ARM1176 и обладает встроенным мультиформатным кодеком (Multi-Format Codec). Это означает, что процессор успешно справляется с аппаратным кодированием/декодированием форматов MPEG4/H.263/H.264/VC1 в стандартных разрешениях, а также способен обрабатывать сигнал разрешением 640×480 с частотой 30 кадров в секунду в полнодуплексном режиме (одновременный захват и воспроизведение). Еще один бонус — аппаратный 3D-ускоритель с поддержкой OpenGL ES 1.1/2.0 и D3DM API, который в состоянии просчитывать 4М треугольников с секунду. В наличии имеется и 2D-ускоритель с аппаратным масштабированием, JPEG-кодек и 2 порта доступа к памяти, что позволяет не снижать быстродействие при одновременном выполнении кода CPU и воспроизведения/захвата видео. И последнее: встроенный аппаратный ТВ-кодировщик позволяет воспроизводить ТВ-сигнал в форматах NTSC и PAL. К этому добавляются богатый набор интерфейсов, периферии и контроллеров памяти.

Рис. 2. Структурная схема процессора Samsung S3C6410

Процессор S3C6410 выпускается по технологиям 65 нм и Low Power Process, что позволяет существенно снизить энергопотребление и использовать его в устройствах с батарейным питанием.

Итак, сгруппировав список основных характеристик процессора Samsung S3C6410, мы получим следующую картину:

• ядро ARM1176JZF-S;
• частота ядра до 667 МГц;
• поддержка SRAM/NOR, SDRAM, mDDR, NAND, OneNAND;
• мультиформатный кодек (Multi-Format Codec);
• JPEG-кодек;
• аппаратная поддержка функций поворота изображения;
• 3D и 2D графические ускорители;
• ТВ-кодировщик (NTSC/PAL);
• постпроцессор видео;
• LCD-контоллер;
• интерфейсы I2S (PCM, AC97) x3, I2C x2, SPI x2, UART x4, HIS, CF+/ATA, IrDA, USB OTG 2.0, USB Host 1.1, HS-MMC/SDIO, сенсорная панель;
• ADC 8ch, RTC, PLL, PWM, WDT, DMA 32ch, модуль управления питанием.

Дружное семейство процессоров Samsung

S3C6410 — это яркий, но далеко не единственный представитель семейства процессоров компании, помимо него Samsung предлагает разработчикам более десятка различных по стоимости и производительности устройств. Знакомство с ними не составит особого труда, т.к. процессоры сгруппированы по трём основным семействам. У каждого из них — свой «характер» и область применения (см. табл. 2).

Таблица 2. Семейства мобильных процессоров Samsung

1. Процессоры S5PC1xx

S5PC1xx — семейство новых 32-разрядных высокопроизводительных микропроцессоров с малым потреблением энергии, интегрированным ядром ARM CortexTM-A8 и векторным сопроцессором NEON. На данный момент его представителями являются S5PC100 (до 800 МГц, HD 720p) и S5PC110 (до 1 ГГц, HD 1080p).

Обеспечение высокой производительности решений для 3G и 3.5G-коммуникации возложено на внутреннюю 64-разрядную многоуровневую шину, а интегрированные высокопроизводительные ускорители процессоров используются для таких задач как обработка, управление и масштабирование ТВ-изображения; поддержка воспроизведения видео в реальном времени; использование аналогового ТВ-выхода и выхода HDMI в NTSC и PAL-режимах. Встроенный кодек (MFC) поддерживает кодирование/декодирование MPEG-1/2/4, H.263, H.264, а также VC1 и Divx.

Для обеспечения высокой пропускной способности памяти в процессорах используется порт параллельного доступа к внешней ROM/флеш-памяти и порт DRAM (динамической памяти), который можно сконфигурировать для работы с mDDR/DDR2/mDDR2 или LPDDR2. ROM/флеш-порт поддерживает внешнюю память NAND-флеш, NOR-флеш, OneNAND и ROM.

Проверено на практике: широкий набор разнообразной периферии позволяет удовлетворить любые потребности и построить мощную систему на кристалле (SoC) с максимальной эффективностью и по приемлемой цене.

2. Процессоры S3C64xx

Самым ярким представителем является описанный S3C6410, помимо него в семейство входят процессоры S3C6430, S3C6431, S5P6440 и др. Они имеют единое ядро ARM11, отличаются набором поддерживаемой периферии и, соответственно, возможностями использования в конкретных решениях.

3. Процессоры S3C24xx

Это насыщенное по номенклатуре процессоров семейство, получило заслуженное признание во всем мире (во многом благодаря широким возможностям применения в самых разных продуктах и решениях).

Процессоры S3C24xx и их основные отличия представлены в таблице 3.

Таблица 3. Основные представители семейства S3C24xx

Кроме вышеперечисленных процессоров в список семейств Samsung также входят узкоспециализированные устройства, за счет которых разработчики могут успешно выполнять поставленные задачи и при этом не переплачивать за неиспользуемый функционал. Например, мультимедийный процессор S5L2010 был спроектирован специально для применения в фоторамках, он обладает достаточной для этого производительностью и нужным набором периферии (ARM9, декодирование JPEG в 15 Мп за 3 секунды, поддержка интерфейсов SD/MMC/SM/MS/CF/xD и USB 2.0 OTG). Список других возможностей внедрения процессоров Samsung показан на рисунке 3.

Рис. 3. Возможности использования процессоров Samsung

4. Отладочные платы

Отдельно стоит отметить такой важный компонент как отладочные наборы, созданные специально для разработки продуктов на базе процессоров Samsung. Существуют как оригинальные решения, так и платы сторонних компаний. Вначале кратко рассмотрим первые: компанией Samsung представлены аппаратные платформы SMDK (Samsung Mobile Development Kit) и SMRP (Samsung Mobile Reference Platform).

SMDK — это плата предназначена для проверки процессоров и решений, а также для последующей разработки собственных продуктов на её базе (возможна работа с памятью, дисплеем, аудио-кодеком и другими встроенными в эту плату модулями). SMRP — референс-платформа, которую можно встраивать в собственные решения в виде дочерней платы. В данный момент на рынке доступны следующие средства разработки от компании Samsung: SMDK2416, SMDK2443, SMRP2443, SMDK2450, SMDK6410 и SMDKC100 на базе соответствующих процессоров.

Все наборы разработчика сопровождаются качественной документацией, включающей в себя схемы с описанием применяемых компонентов и решений, исходными кодами Firmware и демонстрационных приложений. Как уже было отмечено, подобные наборы предлагаются и сторонними производителями, они имеют некоторые отличия от оригинальных плат, но при этом более доступны по цене. В качестве примера недорогого (в сравнении с SMDK6410) и качественного решения можно привести Idea6410, эта плата может быть использована для разработки готового решения или прототипа изделия (возможна поставка с OC Win CE 6.0, Android, Linux и Ubuntu).

В качестве PDK (Platform Development Kit) для реализации собственных продуктов может применяться и модуль Pegasus, российская компания Semidevices предлагает его в качестве базы для разработки.

Таким образом, разработка мультимедийных продуктов на основе SoC Samsung — это реальная возможность перехода к качественно новому уровню своих решений. И это не просто теория, а отражение успешного опыта компаний в разработке востребованных электронных продуктов. Тем более в этом году в России появился первый русскоязычный центр технической поддержки процессоров Samsung. Он был запущен инженерами дизайн-центра электроники Promwad при участии MT System, поставщика электронных компонентов Samsung на российском рынке (см. рисунок 4).

Рис. 4. Взаимодействие компаний на российском рынке электронных компонентов Samsung

Заключение

Процессоры Samsung действительно могут применяться не только в мобильных устройствах, но и в других решениях, где требуется работа c видео- и аудиоданными. Это обусловлено тем, что их мультимедийные дают широкое поле для новых идей и необычных внедрений. Пример успешного российского проекта должен вдохновлять инженеров. Действительно, не стоит бояться использовать решения, которые успешно внедряются мировыми лидерами. Малые и средние компании вполне могут освоить простые и эффективные решения на базе модулей Pegasus и операционной системы Linux.

Более подробную информацию можно получить в русскоязычном центре технической поддержки Samsung.

Скачать PDF

¹ В английском языке слово Pegasus имеет несколько значений: прямое — ‘Пегас’ (крылатый конь) и переносное — ‘поэтическое вдохновение’.