强悍性能机顶盒方案——Firefly-RK3399评测

0.引言

2016年上半年，Rockchip发布了新一代的平板处理器——RK3399。这款处理器上面，CPU采用ARM的big.LITTLE大小核架构，集成双核Cortex A72、四核Cortex A53，GPU则采用Mali-T860 MP4，此外还支持LPDDR4内存与USB Type-C，无论在CPU、GPU还是集成的外设上面都达到行业的领先水平，针对的领域包括平板电脑、高清盒子等。

长期以来，机顶盒的主控芯片都是用Cortex A53 CPU内核，这款RK3399是第一款使用Cortex A72的机顶盒主控芯片，除此之外，Mali-T860、USB Type-C，这些只出现在中高端手机上的配置，RK3399都能够支持，可以称得上是高端了。

为了更好地评估RK3399这一先进CPU，Rockchip与Firefly公司联合推出了Firefly-RK3399开发板，作为Firefly-RK3288的升级版，这一开发板同前一代一样，引出了RK3399的绝大部分功能，并支持包括Android、Linux、Chromium OS等多款操作系统。

下面就由笔者向大家介绍这一高端的Firefly-RK3399开发板。

1.开发板展示

RK3399开发板的外包装如图1-1所示。包装非常简单，正面是一个Firefly的标志，后面是板子的相关信息。

图1-1 开发板包装

开发板的正面如图1-2所示。位于开发板中央的就是RK3399处理器，主要的元件都分布在这一面。可以看出，开发板的接口非常丰富，面积也大于一般的开发板。

图1-2 开发板正面

开发板的背面如图1-3所示，这一面有一个mini PCIe插槽，此外还有几块芯片用于以太网和USB的。

图1-3 开发板背面

开发板的配件如图1-4所示。这块开发板的配件包括：定制的散热片+风扇一个，USB转串口板一块，12V 2A电源一个，天线两条，外壳以及螺丝螺柱。

图1-4 开发板配件

从开箱可以感受到，从板载资源的丰富程度，到周边的配件，这块开发板都是极为高端的。

2.开发板硬件介绍

这一部分将介绍一下开发板的硬件组成。Firefly-RK3399的硬件组成较为复杂，但是与常见的主板一样，也是由CPU与存储子系统、通信子系统、供电子系统以及IO子系统等几个部分组成，这几个部分之间的关系如图2-1所示。

图2-1 开发板硬件框图

开发板的整体硬件资源如下：

一、 CPU与存储子系统

1、CPU：Rockchip RK3399

具体参数如下：

- CPU：双核ARM Cortex-A72+四核ARM Cortex-A53，采用big.LITTLE大小核，其中A72大核主频2.0GHz，A53小核主频1.5GHz

- GPU：ARM Mali T860 MP4，支持 OpenGL ES1.1/2.0/3.0/3.1, OpenVG1.1, OpenCL, DX11

- 支持4K VP9与4K 10位H265/H264视频解码，高达60fps

- 支持4K显示

- 支持两路1300万像素摄像头接口

- 支持两路USB3.0(可配置为USB Type-C), 两路USB2.0

- 支持一路千兆以太网

- 支持PCIe 2.1(4线)

SoC的框图如图2-2所示

图2-2 RK3399的框图结构

2、RAM

开发板上面总共有2GB的RAM，内存标准为DDR3-1866，该内存颗粒来自SK Hynix半导体，型号为H5TQ4G63CFR，4片每片512MB，。

3、eMMC

开发板上面共有16GB的 eMMC，该eMMC标准为5.1，eMMC的型号为KLMAG1JENB-B041，来自三星半导体。

这款开发板有几种配置，仅仅是存储空间不一样，其他都是一样的。笔者手上的这款配置为2GByte RAM+16GByte EMMC的，最高配置可以达到4GByte RAM+32GByte EMMC。

二、通信子系统

开发板上面的通信接口如下：

1、USB接口

板载四路USB 2.0 Host接口，一路USB 3.0 Host接口，一路USB Type-C Otg接口。其中USB2.0接口靠一片USB扩展芯片FE2.1将CPU支持的其中一路USB 2.0扩展为4路。USB 3.0与USB Type-C用了两路USB 3.0，其中USB Type-C可作为程序烧录口，视频输出接口或者接入各种USB设备。

2、千兆以太网接口

板载一路千兆以太网接口，收发器为Realtek公司的RTL8211E。

3、WIFI/蓝牙

WIFI/蓝牙模块为AP6356S，此模块可以支持2.4GHz/5GHz的WIFI与蓝牙，通过SDIO接口连接到RK3399。

4、音频接口

板载一路音频接口，音频解码器为ALC5640，连接到RK3399的其中一路I2S接口

5、miniPCIe接口

板载的miniPCIe接口由USB Host接口转换而来，仅仅能使用4G模块，开发板有SIM卡卡槽。

6、M.2 Bkey接口

板载的M.2 Bkey才是由CPU的PCIe引出，可以配置为M.2接口也可以加转换板作为SATA或者普通PCIe接口使用。[!--empirenews.page--]

7、DEBUG UART

板载的DEBUG UART为UART2。

其余的HDMI、SPDIF、双路CSI、Edp与RGB等接口都是RK3399原生支持的功能，此外，对于一些未用到的功能接口，如SPI、I2S等，都在那个42脚的扩展口上面引出。扩展接口的定义如下

图2-3 扩展接口定义

三、电源子系统

开发板的电源树较复杂，板子电源要求要12V，电流看外设定，默认为2A.由于各个部分所需电压不同，因此板载了一片PMU RK808，此芯片集成4个DCDC与多个LDO，可以输出各种不同的电压。

开发板的硬件布局如图2-4所示。

图2-4 开发板硬件布局

整体上来看，这块开发板硬件方面资源比较丰富，因为RK3399本身支持很多功能。而开发板还是保留了一定的可扩展性，比如USB Type C接口，可作为视频输出或者外接扩展坞，M.2接口可以作为一个4线的PCIe接口，这样一来，开发板就可以适应多种需求了。

3.部署操作系统

目前，这块开发板能够支持Android 6.0/7.1系统，Ubuntu 16.04与Flint OS(基于Chromium OS)，开发板出厂预烧录了一个Android与Ubuntu双系统的固件，这个固件能够支持两种系统之间切换，如果不需要这种双系统的，则可以找单独一个系统的固件进行烧录。下面介绍一下如何部署操作系统。

1、获取这操作系统的镜像。镜像下载地址为http://www.t-firefly.com/doc/download/index/id/3.html，此处有四个系统的固件可以下载。也可以找到系统的源码自行编译，不过目前源码仅有Android 6.0/7.1的。这里演示的镜像为最新的Android7.1.1_MP_171209。

2、下载并安装烧写工具，烧写工具下载地址也是上面那个，其中一个是驱动，一个是烧写工具。目前这个开发板仅仅能够从板载EMMC启动，因此必须要烧写系统到开发板上面。

下载之后首先安装驱动，驱动名为DriverAssitant_v4.5，注意这个驱动目前只能在win7下运行，别的系统下这个驱动有问题。

图3-1 安装驱动

3、准备好开发板、电源(12V@2A)、USB type C的线一条

4、用USB线将开发板的USB type C接口与PC的USB接口连接，然后按住ADUF按钮，将开发板接通电源，随后在设备管理器会看到这个设备。如图3-2所示

图3-2 查看设备

5、打开烧写工具AndroidTool这里可以看到发现一个Loader设备，就是这个开发板，选择镜像Firefly-RK3399_Android7.1.1_MP_171209.img，如图3-3所示

图3-3 烧录工具选择固件

6、点击升级，进行烧写，烧写完成后会有3-4所示的界面

图3-4 烧录工具完成烧录

7、拔下USB type C线，通过串口将开发板与PC连接，打开串口调试工具，可以看到相关信息。

图3-5 Android登陆信息

到这里为止就完成了操作系统的烧写。其余几个操作系统的烧写方法是一样的。

4. 操作系统使用与性能测试

这里介绍一下操作系统的使用并简单测试一下RK3399的性能。

开发板使用的Android 7.1系统，支持自适应分辨率，可以外接多种HDMI显示设备。

图4-1 Android界面

系统预装的软件只有少量几款，因此要先使开发板连网，在Android系统下，可以直接到wifi配置界面去连接wifi，这里要注意开发板上没有板载天线，需要外接一个。

连接上wlan后可以尝试下载几款CPU测试软件，这里使用比较权威的GeekBench4, 这款跑分软件可以对RK3399的CPU核心及GPU核心进行评估。

图4-2 Geekbench

首先看一下配置，如图4-3，这里显示CPU的类型为ARMv8，GPU型号为Mali T860，内存为1.94GB，所有硬件都能被正常识别。

图4-3 Geekbench显示配置信息[!--empirenews.page--]

评估结果如图4-3所示。这里可以看到，CPU单核的分数高达1333，多核为2947，这个分数已经可以媲美高通Snapdragon 650与三星上一代旗舰Exynos 7420级别的手机处理器了。

图4-4 CPU信息

而GPU的评分也不低，为1786分，与Exynos 7420差不多。

图4-5 GPU信息

可见，RK3399的性能已经达到上一代高端手机处理器的水平。这种级别的处理器在平板与机顶盒主控中只有少数几款。

5. wifi display演示

前面介绍过，RK3399上面带的GPU Mali-T860具有强悍的性能，而开发板的最新的Android7.1.1中带了一个wifi display的功能，可以体验一下这块开发板的解码性能。

首先介绍一下这个wifi display技术。这项技术由WiFi无线产业联盟制定，压缩3D视频，从而通过Wi-Fi传输，进行影像无线显示。仅有部分GPU性能强悍的机顶盒才支持这项技术，而在开发板上出现，这还是第一次。Firefly在Android7.1.1中预装了这个软件应该是想让用户评估RK3399支持的这一功能。

首先打开wifi display这个app。

图5-1 wifi display

随后要在手机端也打开wifi显示的功能，这时会在设备列表找到手机，笔者的手机就是这里显示的这个360 N4.

图5-2 wifi display连接设备

点击该设备，就连接上了，可以在Firefly-RK3399上面看到手机显示的内容，尤其是手机播放的1080P视频，在Firefly-RK3399都可以流畅显示。

上面的演示视频中，RK3399接的是HDMI屏幕，为了更加直观表现RK3399 GPU的性能，此处进行一个简单的对比，播放视频时用串口调试助手向开发板发送指令

top -m 5 -s cpu

可以查看CPU的使用率为：应用程序12%，系统占用12%

打开文件夹/sys/devices/platform/ff9a0000.gpu/devfreq/ ff9a0000.gpu,发送命令cat load可以查看GPU的当前频率为200MHz

图5-3 播放视频时CPU与GPU占用率

而在开发板没有运行任何APP的情况下查看的可以查看CPU的使用率为：应用程序3%，系统占用10%, GPU的当前频率为200MHz

图5-4 空闲状态CPU与GPU占用率

此处值得注意的是，RK3399的GPU有最小使用频率，这个频率为200MHz，就是说，只要用到GPU，频率最少为200MHz，可以通过命令cat available_frequencies查看，同时也可以看出这款GPU的最大频率是800MHz

图5-4 GPU可设置的频率

说明开发板在进行视频解码时CPU的使用率仍很低，用的是GPU硬解码，且GPU的频率能够一直保持在最低，可以看出Mali-T860这款GPU性能强悍

6、总结

这次评测介绍了基于瑞芯微新一代机顶盒与平板主控RK3399的Firefly-RK3399开发板。在硬件方面，这块开发板具有ARM Cortex A72 CPU、ARM Mali T860 GPU与USB type-C、M.2 Bkey接口等新技术，操作系统方面，这块开发板能够使用Android、Linux、Chromium OS等操作系统，并支持使用wifi display等技术。而开发板的配件也十分齐全，能够开箱即用，不过这块开发板支持的一些周边，比如双目摄像头与M.2接口的固态硬盘的价格很高，这也是唯一有点不足的。总而言之，在Firefly-RK3399上还是能够体验到一些普通开发板上面体验不到的东西。