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  • 升迈科技推出GM7020便携式影音平台单芯片解决方案

    升迈科技宣布推出GM7020影音平台单芯片解决方案,锁定中国大陆与台湾地区日渐蓬勃发展的便携式影音消费性应用市场。GM7020主要应用在具有影片播放功能的MP4播放机,具备低功耗高效能等特性,可以延长播放时间,并提供高分辨率的多种音/视频编解码格式。和同等级方案相较,GM7020以智原科技研发之ARM9为内核,辅以24位音频音效DSP,除了运算速度高达266MHz的优势之外,且是唯一整合OTG与电阻式触控屏幕功能的单芯片解决方案。并藉由导入重要合作伙伴智原科技先进的省电技术,达到超低系统功耗,更可让MP3连续播放达20小时以上。再者,因应 MP4 播放机由 1.8寸逐渐演进到 3.5寸液晶屏幕的发展趋势,GM7020亦提供串接 RGB/CCIR656 或 8位 MCU 接口,以支持各种尺寸液晶屏幕,并提供QVGA高分辨率格式影片播放达每秒30幅。 GM7020提供各式 NAND flash/SD MMC 存储卡/硬盘 (HDD)/IDE 等储存接口,其丰富的储存接口设计,支持eCos作业环境,软件所占用的储存空间是同等级产品当中最小的。GM7020支持多种音/视频运算,如MP3、WMA、OGG、AAC、DRM10、JPEG及MPEG-4等,并提供多种弹性扩充接口(SPI、I2S、I2C等)。通过软硬件的配合,GM7020可以依客户需求开发最适合其产品的平台,扩充更多定制化应用功能。另外,藉由智原科技所提供的完整 IP 数据库及完善的 SoC 设计流程,GM7020是一款兼具高度定制化弹性及高整合度的 SoC 完整解决方案,协助客户加速完成产品开发时程,以达到消费性产品最关键的实时上市需求。 GM7020目前在中国大陆与台湾地区已开始量产,提供LQFP-216及BGA-180二种封装规格。升迈科技的 GM7 全系列产品-GM7020/7006均提供易于使用的软件研发工具,可大幅降低客户设计上的困难度并提升效率。

    时间:2019-01-29 关键词: 芯片 平台 解决方案 嵌入式处理器 影音

  • 展讯推出集成无线连接40nm单芯片平台

    “SC6531采用40nm 工艺,为客户提供最先进工艺技术的GSM/基带芯片,这是一个针对手机客户化定制的具备大量开发工具的成熟并通过验证的平台,并在单芯片SoC上高集成度集合了手机基带、射频收发器、PMU、FM和蓝牙。”展讯通信有限公司董事长兼首席执行官李力游博士表示,“先进的工艺、成熟的平台以及高集成度相结合,将帮助我们的客户实现其高品质、功能差异化且极具成本竞争力的手机市场战略。我们很高兴地看到40nm的SC6531不仅在大众市场正式商用,而且通过了欧洲主要运营商严格的质量测试。这一成功也证明我们新40nm产品拥有极高的品质。” SC6531主要针对GSM/功能型手机市场,采用处理器,主频可达234MHz,是一款高性能、低功耗的低成本平台。为了实现丰富的多媒体体验,该平台集成了多媒体加速器、图形处理器和FPU加速器,可提供卓越的多媒体表现及处理能力。SC6531在单芯片上集成基带、射频收发器、电源管理单元、pSRAM、高品质音频功放、及三卡控制器,降低了设计复杂性及开发时间,通过进一步减少电路板空间增加了电路板布局的灵活性。 SC6531目前已经商用并已开始大批量出货。

    时间:2019-01-28 关键词: nm 芯片 无线连接 平台 嵌入式处理器

  • 基于MC13213的单芯片ZigBee平台的 物理层协议研究与实现

    基于MC13213的单芯片ZigBee平台的 物理层协议研究与实现

    摘 要: 采用Freescale的MC13213芯片构建了单芯片的ZigBee硬件平台,阐述了物理层的基本内容,分析了物理层的SPI事务协议、Modem的工作模式等编程结构,实现了构件化的底层硬件驱动程序和物理层数据包收发程序,并基于构件对物理层协议进行了详细的测试,验证了物理层功能的可靠性和稳定性。结果表明,基于单芯片设计的ZigBee物理层协议稳定可靠,易于应用到实际项目中。关键词: ZigBee协议;IEEE 802.15.4;无线传感网络;MC13213;物理层 ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术,该技术基于IEEE 802.15.4标准,由成立于2001年8月的ZigBee联盟提出。2004年12月,ZigBee联盟制定了ZigBee SpecificationV1.0。至今ZigBee技术已经得到了广泛的发展和应用。目前,我国绝大部分的ZigBee硬件都是由国外厂商设计和生产的。早期的ZigBee硬件都是微控制器(MCU)和IEEE 802.15.4射频芯片分离的。随着片上系统(SoC)的出现,ZigBee硬件也发展到了在一个芯片内部集成了MCU和射频芯片,如Freescale公司的MC1321x,TI公司的CC243x,Ember公司的EM250以及Jennic公司的JN5121和JN5139等[1-2]。其中,Freescale公司的MC1321x降低了ZigBee开发者对硬件射频电路的要求,加速了ZigBee系统的开发,同时具有较高的稳定性和可靠性。 为了更好地推广应用ZigBee,本文对物理层协议及编程方法进行了深入研究。物理层是ZigBee的关键技术,完整的ZigBee协议包括应用层(APL)、网络层(NWK)、媒介接入控制层(MAC)和物理层(PHY)等。物理层通过操作底层硬件为上层提供服务接口,因此物理层的稳定可靠关系到整个协议栈的健壮性,是其他层设计的基础。采用嵌入式构件化的设计方法,可提高物理层设计的可移植性和可重用性,目前很少有人做这方面的工作。本文采用射频片上系统(SoC)——MC13213设计了一个较通用的单芯片ZigBee硬件平台,分析和实现了ZigBee协议物理层,按照构件化的方法进行设计,并对构件进行了详细的测试,这不仅为基于物理层的简单应用提供了方法,而且为后续的MAC层的应用打下了基础。1 ZigBee物理层功能概述 ZigBee工作在免申请的工业科学医疗频段。IEEE 802.15.4标准中定义了两个可用的物理层:基于2.4 GHz频段的“短距离”实现和基于868/915 MHz频段的“长距离”实现,两者都使用直接序列扩频(DSSS)技术。中国目前的ZigBee工作频段为2.4 GHz。 ZigBee物理层通过射频固件和射频硬件为MAC层和物理无线信道之间提供了服务接入点SAP(Service Access Point)。 IEEE 802.15.4定义的物理层参考模型如图1所示。其中PD-SAP(PHY Data Service Access Point)是物理层提供给MAC层的数据服务接口,PLME-SAP(Physical Layer Management Entity-Service Access Point)是物理层提供给MAC层的管理服务接口,RF-SAP是由底层无线射频驱动程序提供给物理层的接口。 物理层主要完成以下工作:激活和禁用射频收发器,对信道进行能量检测ED(Energy Detect),提供所接收数据包的链路质量指示LQI(Link Quality Indication),空闲信道评估CCA(Clear Channel Assessment),信道频率选择,数据发送和接收等。2 MC13213单芯片ZigBee物理层编程结构 Freescale公司推出的单芯片ZigBee解决方案——MC13213采用SoC技术,在9 mm×9 mm的LGA封装内集成了HCS08 MCU和遵循IEEE 802.15.4标准的第二代无线射频收发器MC1320x[3-4] (后文中将用MCU和Modem分别代表MCU模块和射频收发器模块)。具有4 KB的RAM、60 KB的Flash,1个串行外设接口(SPI),2个异步串行通信接口(SCI),1个键盘中断模块(KBI),2个定时器/脉宽调制TPM(Timer/PWM)模块,1个8通道10位的模数转换器(ADC),以及多达32个的GPIO口等[5]。Modem内部已经集成了功率放大器PA(Power Amplifier)、低噪声放大器LNA(Low Noise Amplifier)和收/发开关(T/R switch),这在很大程度上降低了系统成本和射频电路的设计难度。2.1 Modem与MCU的交互方式 Modem可以通过SPI接口、IRQ中断请求以及几个状态和控制信号与主控MCU实现交互,如图2所示。 SPI命令通道是Modem与MCU之间的主要交互方式,使用标准的4线SPI进行通信。MCU通过SPI命令结构可以读/写Modem的寄存器内容、设置Modem的初始化参数、读取Modem的状态和控制信息。IRQ中断为Modem提供了一种通知MCU有关Modem内部所发生事件的方法,这样就免除了MCU一直轮询Modem,降低了MCU的运行开销。ATTN用来把Modem从低功耗模式唤醒,RXTXEN用来允许Modem的发送、接收和CCA等操作。GPIO1引脚反映了Modem收发机是否忙,GPIO2引脚可以反映所接收数据包的循环冗余校验CRC(Cyclical Redundancy Check)是否有效或者反映CCA的结果[6]。2.2 Modem的SPI事务操作 SPI事务是在标准SPI协议基础上实现的一个扩展SPI协议。由于Modem中的寄存器和RAM大小都配置为16 bit即一个字(word)的宽度,所以它规定了每次SPI事务过程必须由1 B的头(header)和2×N B的载荷(payload)组成,每个字节对应一个SPI脉冲(SPI burst),其中1≤N≤64,且为整数,代表每个SPI事务中所包含的字(word)数,当N=1时,称为SPI单次事务(SPI singular transaction);其他情况称为SPI循环事务(SPI recursive transaction)。header的最高位为R/W位,表示操作类型是读还是写;header的低6位是寄存器地址,表示了SPI操作的64个可能的寄存器地址(注意,有一部分寄存器没有实现)。2.3 Modem的数据传输模式 Modem定义了两种数据传输模式:Stream模式和Packet模式。在Stream模式中,数据的发送和接收是逐字(word-by-word)处理的。而在Packet模式中,发送时,发送方先将待发送数据缓存在Modem的发送缓冲区(TX RAM)中,然后再发送;接收时,接收方先在接收缓冲区(RX RAM)中缓存收到的整个数据包,然后再通知MCU来读取。虽然Packet模式下数据的接收有稍许延迟,但其降低了对MCU的资源要求[7],在本协议栈实现过程中使用这种数据传输模式。3 物理层构件设计 基于MC13213单芯片的ZigBee平台实现物理层协议构件程序的设计,首先必须编写底层硬件驱动程序,然后设置Modem的运行方式,再进行数据包收发程序的设计等。3.1 底层硬件驱动程序的实现 硬件驱动程序介于底层硬件和ZigBee协议栈之间,可以使得运行于硬件之上的ZigBee协议栈更易于维护和移植。其中芯片初始化程序对MCU的一些硬件模块进行正确的配置,以保证MCU可以正常工作。这里所做的主要配置包括:关闭看门狗,设置内部时钟模块的校准(trim)值,配置MCU的时钟模块等。 初始化完成后会涉及到SPI循环事务的实现,下面以Packet模式下发送和接收3 B数据的完整过程来描述对Modem RX/TX RAM的SPI循环读写操作,如图3所示。其中,RX/TX RAM的长度为128 B。图中假定MCU均是以字节数组的形式来保存待发送或接收到的数据。 从图3可以看出,读/写RAM时的SPI通信是最高有效位优先(MSB-first)的,而在无线发送/接收过程中是最低有效位优先LSB-first(Least Significant Bit first)的,但在编写SPI循环读写操作时并不需要考虑上述两种顺序,也并不会导致接收方在接收发送方的数据时产生比特位顺序的改变。 需要特别注意的是,由于SPI事务要求所有的数据传输都是按16 bit宽度进行的,当发送数据是奇数个字节时,其最后一字节数据要进行特别处理,即需填充一个任意字节以凑满16 bit宽度,但是这个拼凑的字节和最后那个有效字节的发送顺序必须按照图3中的顺序进行,即先发填充字节,以保证在TX RAM中,最后一字节紧跟在前面的偶数个字节之后。而在最后一字节数据之前的偶数个字节数据由于是16 bit宽度的倍数,所以在发送每个字时对字节发送顺序没有特别要求,只要接收方和发送方按照同一种顺序收发各字节即可。3.1.1 使用SPI循环写事务向TX RAM中写入待发送数据 执行这个操作之前,待发送数据长度应已经写入TX_Pkt_Control寄存器的tx_pkt_length[6:0]字段。MCU向TX RAM中写入待发送数据的一般流程如下: (1)根据需要配置TX_Pkt_Control寄存器的tx_ram2_select位,以选择使用两块TX RAM中的一块。 (2)计算写入待发送数据所需要的SPI脉冲个数,注意: ①CRC字节不需写入到TX RAM中,它是由硬件自动产生的; ②待发送数据的最大长度为125 B(去掉2 B的CRC); ③必须为偶数个字节,若数据长度为奇数个字节,应加1使其变为偶数。 (3)做一个SPI循环写事务来写入数据: ①MCU拉低SPI模块的片选信号CE,选中Modem; ②MCU向Modem发送第一个SPI脉冲,其中R/W位应为0,表示写操作; ③按照(2)中计算的SPI脉冲个数,写入待发送数据; ④MCU拉高CE,使片选失效; (4)整个写操作结束。3.1.2 使用SPI循环读事务读取RX RAM中的已接收数据 MCU读取RX RAM中的已接收数据的一般流程如下: (1)MCU读Modem的RX_Status寄存器rx_pkt_latch[6:0]字段以获取数据长度。 (2)计算读取RX RAM中的已接收数据所需要的SPI脉冲个数: ①通常不读取2 B的CRC,所以数据长度应减去2; ②若数据长度为奇数个字节,应加1使其变为偶数; ③按照Modem SPI事务协议的规定,应丢弃读到的第一个字(word),因为在第一次读取时,内部RAM的地址还没有准备好,这样又导致了数据长度加2。 (3)做一个SPI循环读事务来读取数据: ①MCU拉低SPI模块的片选信号CE,选中Modem; ②MCU向Modem发送第一个SPI脉冲,其中R/W位应为1,表示读操作; ③按照(2)中计算的SPI脉冲个数读取所有数据。注意,协议规定应丢弃读到的第一个字(word)。当数据为奇数个字节时,应丢弃图3中的那个填充字节; ④MCU拉高CE,使片选失效。 (4)整个读操作结束。3.2 设置Modem运行模式 Modem有多种运行模式,主要可分成两类:活动模式和低功耗模式。其中活动模式包括Idle模式、Receive(RX)模式、Transmit(TX)模式和CCA/ED模式;低功耗模式包括Off模式、Hibernate模式、Doze模式[8]。 Idle模式是Modem退出任何其他模式后的默认模式,也是进入任何其他模式的初始模式;RX、TX模式分别为Modem接收、发送数据时所处的工作模式;CCA/ED模式为空闲信道评估/能量检测时所处的工作模式,用来评估信道是否空闲或测量信道的当前能量值[8]。 收发机状态设置是通过调用设置收发状态函数实现的,其函数头如下://-----------------------------------------*//功能: 设置收发机状态函数,把收发机设置成用户期望的状态//参数: nDesiredStatus - 用户期望状态//返回: SUCCESS - 成功设置成指定模式;// 等于用户期望模式-收发机之前就处于用户期望状态;// 其他 - 表示执行失败;//说明: 无//----------------------------------------*INT8U PLMESetTRXState(INT8U nDesiredStatus);3.3 物理层数据包的收发 物理层数据称为物理层数据单元PPDU(PHY Protocol Data Unit),包括同步包头、物理层包头和物理层载荷三部分[3],如图4所示。其中同步包头可以使得接收设备锁定在比特流上,并与比特流保持同步;物理层包头包含了数据包的长度信息,在0~127之间;物理层服务数据单元PSDU(PHY Service Data Unit)也称物理层载荷,携带MAC层的帧信息,即MAC层协议数据单元MPDU(MAC Protocol Data Unit)。注意,CRC检验字节包含在PSDU中的最后两字节中。 物理层数据包的发送和接收比较简单,对于MC13213的Modem来说,用户所要做的只是调用SPI循环事务写入或读取物理层包头和载荷,然后拉高RXTXEN引脚使能Modem的发送和接收即可。PPDU的同步包头是由硬件自动添加的。 (1)物理层数据包的发送 Packet模式下发送数据包的过程是在物理层数据请求函数中实现的,在函数实现过程中,应根据要求,向上层通知数据发送结果的状态信息。其函数头如下://------------------------------------------------*//功能: 数据请求函数,生成物理层协议数据单元(PPDU)并无线发送出去//参数: nPSDULength-物理层PSDU(即MAC层的MPDU)中的字节数,// 长度要<=aMaxPHYPacketSize(物理层最大数据包容量)// pPSDU - 指向物理层PSDU数据的指针//返回: SUCCESS - 发送成功;其他值 - 发送失败//说明: 由MAC层调用//-----------------------------------------*INT8U PDDataRequest(INT8U nPSDULength, INT8U *pPSDU); (2)物理层数据包的接收 一般情况下,Modem的接收机是关闭的。当Modem接收机处于打开状态时有其他Modem在同一信道上发送数据,则Modem会接收到这些数据。本协议栈实现Packet模式下接收数据包时,为物理层数据包实现了一个环形的接收缓冲区,以保证数据的及时可靠接收,其结构定义如下: //PSDU最大数据包长度(不包括CRC)#define PSDUMaxLen 125//PSDU数据包定义typedef struct PSDURxPacket_tag{ INT8U m_nLen; INT8U m_nData[PSDUMaxLen]; INT8U m_nStatus; INT8U m_nLQI;} PSDURxPacket_t;//PSDU数据接收缓冲区个数#define PSDURxBufferNum 8//PSDU数据接收缓冲区定义typedef struct PSDURxBuffer_tag{ INT8U m_nPSDUCount; INT8U m_nHead; INT8U m_nTrail; PSDURxPacket_t m_sPSDU[PSDURxBufferNum];} PSDURxBuffer_t;//定义PSDU环形接收缓冲区static PSDURxBuffer_t s_sPSDURxBuffer;3.4 其他编程相关说明 空闲信道评估(CCA)用来判断信道是否空闲。能量检测(ED)用来测量目标信道中接收信号的功率强度,由于这个检测本身不进行解码操作,所以检测结果是有效信号功率和噪声信号功率之和。另外,链路质量指示(LQI)提供了接收数据包时无线信号的强度和信道质量信息。与能量检测不同的是,LQI要对信号进行解码,生成的是一个信噪比指标。这个信噪比指标和物理层数据单元一起提交给上层处理。Modem中RX_Status寄存器的cca_final[7:0]字段保存了以上操作的结果值。 当Modem完成MCU指定的某个功能(如发送完成、接收完成、CCA/ED完成等),就会产生IRQ中断,然后MCU会读取Modem的IRQ状态寄存器,针对不同的IRQ中断类型分别进行处理。物理层管理实体(PLME)维护了物理层正常工作所必须的一些属性参数,包括物理层支持的信道列表、当前用于发送和接收的信道、物理层的发射功率以及CCA模式4个属性。每个属性都有一个唯一的属性标识符,并且某些属性还有一些特定的取值范围。属性的读和写分别由属性设置和读取函数来实现,由于物理层的属性较少,直接通过switch/case语句实现即可。4 物理层构件测试 按照前面分析的ZigBee物理层编程结构编写测试程序,可用于对物理层的构件功能进行测试。测试可先进行SPI单次读写事务测试,然后再进行数据包收发测试。4.1 SPI单次读写事务的正确性测试 在对Modem的内部寄存器初始化之前,可利用SPI单次读事务获取Modem寄存器的内容,并通过串口输出显示与Modem寄存器的复位值对比是否一致。接着利用SPI单次写事务,对Modem进行初始化,初始化后,再把修改后的Modem寄存器的内容通过串口输出显示,与修改值比较,即可得出SPI写事务是否正确。4.2 物理层数据包的收发测试 物理层数据包的收发测试需要一个发送节点和一个接收节点相互配合。对于能否正确收发需要测试两种情况,发送节点分别发送奇数个和偶数个字节的数据,看接收节点能否正确收到。这部分的测试是借助于串口调试工具来完成的,接收节点把收到的数据发往PC机串口显示。 物理层数据包收发的可靠性测试条件如下:一个发送节点和一个接收节点,二者相距5 m左右,其中发送节点每次发送长度为20 B的数据,并且数据中的最后2 B作为一个16 bit的整数,用来记录发送次数,每发送一次其值加1。发送节点何时开始发送数据由PC方测试软件控制,接收节点负责接收数据并发给PC端测试软件显示,通过比较发送字节数与接收字节数以及数据中的发送次数字段,可以得出数据丢失情况。所有的测试数据会写入后台的ACCESS数据库中,以供将来进行数据的统计分析。试验中测试的一组数据如表1所示,丢包率不超过0.1%。 本文研究了ZigBee协议物理层的SPI事务协议、Modem的工作模式等关键技术和编程方法,实现了基于单芯片ZigBee平台的构件化的底层硬件驱动程序和物理层数据包收发程序。测试表明,此硬件平台稳定可靠、实现容易,不但方便了其他研究人员学习和实践ZigBee技术,降低了研究ZigBee技术的门槛,还由于采用了单芯片设计和构件化设计方法,具有较高的可移植性和可重用性,使其很容易应用到实际项目中。同时为ZigBee协议栈后续其他层的研究和实现打下了基础,并为其他协议的应用研究提供了参考。参考文献[1] 刘新,吴秋峰.无线个域网技术及相关协议[J].计算机工程,2006,32(22):102-103.[2] 吴光荣,章剑雄.ZigBee网络系统节点硬件设计与实现[J].杭州电子科技大学学报,2008,28(4):49-52.[3] IEEE. Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer(PHY) specifications for low-rate wireless personal area networks[S]. IEEE Std 802.15.4-2006, September 2006.[4] IEEE. Wireless medium access control(MAC) and physical layer(PHY) specifications for low-rate wireless personal area networks[S]. IEEE Std 802.15.4-2003, October 2003.[5] ZigBee Alliance. ZigBee specification[EB/OL]. http:///webapp/sps/site/prod_summary. jsp?code=MC13213&nodeId=0106B9869925657103, 2009.[7] Freescale. MC13224V: MC1322x platform in a package[EB/OL]. http:///webapp/sps/site/prod_summary.jsp?code=MC13224V&nodeId=0106B9869925657103, 2009.[8] Freescale. MC13213RM. pdf[DB/OL]. http: //www. freescale. com/, 2009.

    时间:2019-01-25 关键词: 协议 芯片 平台 物理层 嵌入式处理器

  • 飞思卡尔在Package解决方案中推出单芯片ZigBee平台

    飞思卡尔半导体宣布推出一种基于zigbee?规范的单芯片平台解决方案,旨在实现业界最低的功耗和最高的性能。mc1322x平台的设计目标是将电池寿命延长到20年,即当前zigbee解决方案的两倍。   飞思卡尔的mc1322x在platform in package?(pip?)解决方案中提供。该解决方案在单一封装中集成了zigbee应用的所有必要组件,从而可减少组件数量并降低系统成本。mc1322x平台包括一个32位微控制器(mcu),一个完全符合ieee? 802.15.4标准的收发器,以及不平衡变压器和射频(rf)匹配组件——所有这些都集成到一个小巧的矩栅阵列(lga)封装中,几乎可以彻底消除对外部射频组件的需求。该平台解决方案还支持可以将节点之间的数据速率提高到每秒2兆比特的turbolink?技术模式。   为全球公用事业行业提供先进测量技术的领导者itron公司已选择zigbee标准来在其openway高级测量基础设施(ami)平台上支持家庭能量管理和负载控制应用。  turbolink技术提供高10倍的数据速率  zigbee技术目前主要用于工业、商业 和医疗应用,如能量管理和资产跟踪。飞思卡尔专用的turbolink技术模式可以将数据速率提高到2mbps,因此可以提供一个理想的平台来支持各种应用,如语音、无线耳机和压缩音频以及大量数据的传输。对于医疗保健相关的应用,如病人监控系统,turbolink技术还支持从身体传感器中实时收集数据。然后这些数据可以通过zigbee网络发送到中心地点进行监控。   mc1322x器件可以在ieee 802.15.4协议和turbolink技术分组之间自动切换,使开发人员可以充分利用高速功能,同时监控zigbee网状网络。这种高速功能可以为新设计和应用创造巨大的商机。  超低功耗  mc1322x平台完全重新设计用于支持电池供电的应用。mc1322x最适合使用锂离子或镍镉电池,可以支持如硬币大小的电池或使用标准的碱性电池,提供长达20年的系统寿命。   所有的射频调谐组件和不平衡变压器都包含在mc1322x封装中,运行时只需连接一根天线和晶体。飞思卡尔计划向mc1322x系列中增加基于ram和闪存的pip解决方案。  飞思卡尔的beekittm wireless connectivity toolkit提供了一种易于使用的配置工具来帮助创建各种网络:从简单的点到点网络到全面的zigbee网状网络。   定价和供货情况  飞思卡尔计划开始向主要oem客户提供mc1322x的样品。2007年12月产品将批量上市。公司计划在两种封装中提供mc1322x器件供客户选择:9.5mm x 9.5mm lga和7mm x 7mm qfn。该器件还计划以标准模式或turbolink技术模式提供。lga封装的标准模式器件的建议零售价为每万件单价5.50美元。

    时间:2019-01-25 关键词: 芯片 平台 解决方案 嵌入式处理器 卡尔

  • 用51兼容芯片PL3200设计直序扩频平台

    摘 要:pl3200芯片是一种兼容8051指令的soc芯片,它包含多个功能扩展模块,具有电能测量、载波扩频等强大的功能。本文介绍pl3200的主要特点及其载波通信功能模块,并针对该芯片提出一种电力线载波通信的实现方案。关键词:pl3200 直接序列扩频 载波通信 8051引 言:  扩频通信就是待传输的信息数据被伪随机码调制,实现频谱扩展后再传输,接收端采用同样的伪随机码进行解调及相关处理,恢复原始数据。这种通信方式与一般常见的窄带通信方式不同,是扩展频谱后进行宽带通信,再在接收端进行相关处理,恢复成窄带后解调数据。扩频通信具有强抗干扰性、抗噪声、抗多径衰落、可码分复用等优点,是比较先进的通信技术。  电力线载波通信是指用电力线路作为通信媒体进行通信,目前被广泛应用于工业自动控制系统、电能管理系统、家用电器系统及计算机终端接口等场合。它利用现成的电力线路来传送数据,无需另外架设通信线路,也不占用现有的通信频率资源,特别适用于组建小型局域网和实现大楼内的自动控制。但在电力线上进行信号传输,工作环境恶劣,线路阻抗小、干扰大且时变性大,交流噪声对数据的影响及信号的衰减也都很大。扩频通信方式因其扩频载波信号的带宽通常较大,而受干扰的频率范围所占比例相对减小,因此可以较好的排除电力线上的随机干扰。目前,电力线载波通信正朝着使用扩频通信技术的方向发展。  pl3200是具有电力线载波通信功能的内嵌8051增强型高速微处理器的新型soc产品。该芯片采用新型的cmos数/模混合工艺制造,具有成本低、性能高、功能强大等特点,能够很方便的应用于电力线通信领域。1 pl3200的主要特点  pl3200是内嵌了8051指令的高速微处理器芯片,其软件易于开发,具有8/16位双模式alu,能够8倍速于标准8051处理器,运行速度快,数据处理能力强。图1为pl3200的基本功能结构框图。         pl3200芯片采用0.35μm超大规模数/模混合cmos制造工艺,是拥有多项知识产权的soc(system on chip)设计。该芯片内置高精度数字多功能电能计量电路,计量标准完全符合国际gb/t 17883和gb/t 17215;电流通道内置可程序设定增益放大器(pga);内置了双通道电流采样、正/负功指示数字逻辑电路;内置扩频通信调制/解调电路;内置4×32段lcd显示控制/驱动电路或8×8段led显示控制/驱动电路;内置可数字频率校正的实时钟;内置可对电能计量精度和实时钟精度进行温度分段线性补偿的温度传感器;内置2.5v±8%电压源基准;内置串行程序存储器编程接口,支持在系统编程(isp);采用5v单电源供电;内置完善的电源电压监测电路。2 内嵌微处理器部分功能概述  pl3200内嵌的增强型8051兼容微处理器,配置了8/16位alu、256b+1024b sram以及16kb e2prom、3个8/16位定时器/计数器,1个看门狗定时器以及3个外部中断,为用户提供丰富的嵌入式资源和理想的应用开发平台。其增强型8051兼容微处理器,采用超级指令流水线架构,同等主频情况下,8倍速于标准8051微处理器。另外,该芯片还具有两个全双工uart(通用异步收发器),一个可配置为38khz的红外通信模式,另一个可配置为rs485通信模式,提供了多种方便的数据传输方式。3 载波通信模块的原理及功能设置  pl3200芯片内集成的载波通信单元采用qpsk调制方式,并拥有可变伪随机码速率(带宽)的多地址通信技术。载波通信单元采用直接序列扩频方式。在扩频接收的过程中主要包括载波信号的捕获和同步。  捕获是接收模块在扩频序列精确同步前,搜索接收信号,使接收信号的扩频序列与本地扩频序列在相位上进入可同步保持的范围之内,即二者的相位在一个扩频序列码元之内。由于载波通信单元所选用的扩频伪码具有很强的自相关性,所以通过比较本地伪码和接收序列之间的相关性与设定阈值的高低,就能在捕获过程中判定是否停止伪码的滑动,以完成捕获。捕获完成后进入跟踪阶段,动态地调整本地伪码产生器的时钟速率,使本地伪码能够自动地和接收到信号的伪随机码保持精确同步。扩频序列的跟踪电路采用全数字基带延迟锁定环(delay locked loop)电路。在载波通信单元每次置为发送态后,硬件会首先发送40个伪码周期的全“1”序列,用于使接收端与发送端的伪随机码同步和用于识别帧头的8个伪码周期的帧头序列,软件不需要进行相应的处理。在载波通信单元置为接收态后,硬件会在每次伪随机码同步后,开始从数据流中搜寻帧头序列。当检出帧头序列后,才真正开始接收数据,并以字节的方式送到ssc_buf寄存器中。在载波通信单元,每处理一个字节的数据,都是通过ssc_buf寄存器与cpu之间进行数据交互实现的。  pl3200对扩频数据采用qpsk调制方式

    时间:2019-01-25 关键词: 芯片 平台 扩频 嵌入式处理器

  • 上海3年3.4个亿打造汽车电子芯片制造平台

    根据国家产业政策,纯电动车已开始成为我国汽车行业的一个重点发展方向。在国家提出3年之内新能源汽车要形成50万台的规划目标后,为加速推动汽车电子本地化、产业化进程,上海市《建设高可靠性汽车电子芯片制造产业化平台》项目已经启动,3年共投3.4个亿以上海先进(ASMC)现有工艺线为基础打造上海汽车电子芯片制造产业化平台。为让更多相关企业了解平台并参与平台建设,推动平台内企业上、下游的紧密合作。上海市交通电子行业协会、上海市集成电路行业协会联合上海先进半导体制造股份有限公司8月28日召开了“上海市汽车电子产业化平台合作交流会”。具备核心零部件的自主研发、制造和产业化能力,才能支撑整车开发的周期,使成本能够得到很好的控制。ASMC首席运营官孙臻认为,金融危机加速了全球汽车产业制造中心以及半导体集成电路制造中心的再分布,如何在保证原有质量标准、稳定供应前提下,发展合作能提供更加合理价格/成本的新的汽车电子芯片制造商已成为当务之急。而国产新能源汽车的发展为国产汽车电子芯片在新的制高点发展提供了难得的契机。孙臻介绍,1995年ASMC就开始生产用于汽车安全气囊的芯片,目前共有超过39个汽车电子产品在ASMC流片,其中超过24个产品已通过认证并批量生产,15个产品正在认证。产品广泛应用于包括引擎控制/娱乐/驱动/电压转换等领域。目前,ASMC正积极准备VDA6.3体系的认证,为汽车电子芯片设计公司通过一站式服务,提供符合汽车电子终端客户标准的技术设计界面,提供客制化芯片技术开发,与汽车电子产品设计伙伴共同合作为汽车电子模块公司/终端客户提供定制产品。孙臻表示,ASMC技术核心竞争力在于:Analog(模拟技术),主要工艺有Bipoar、BiCMOS、HVCMOS、Mixed-signal、BCD等,在汽车电子产品中模拟IC市场份额达到40%;高压MOSFET、IGBT等Power(功率技术)主要应用于驱动IC,在动力系统类的份额为25%;采用0.18~0.35um的EEPROM MCU/Memory(嵌入式存储器的MCU技术)有20%的市场份额;Sensor(传感器技术)拥有表面微机械、体硅微机械工艺。以此为基础构建中国第一个汽车电子芯片制造平台并发展成为国内领先的汽车电子芯片专业制造商。上海汽车电子芯片制造产业化平台整体思路是,以整车厂/汽车电子模块厂为主体需求有针对性的开发产品和拓展市场,把握核心技术重视系统级解决方案的研发,跟随需求升级及技术更新,持续推动芯片技术升级、产品升级。目前,上海先进正联合上海地区主要的特殊芯片技术研发单位和汽车电子芯片设计公司以及终端用户,牵头建立高可靠性汽车电子芯片制造产业化平台。通过上海集成电路研发中心的汽车电子专用芯片设计基础,实现芯片设计向制造移植;中科院微系统所现有汽车电子传感器芯片与微系统集成的基础,实现传感器与封装技术产业化制造移植;利用上海航盛汽车电子模块制造基础形成模块平台。在具体进展方面,孙臻介绍,2009年完成SUMO工艺/产品转移,实现VDA6.3A>90,导入一家设计公司在上海先进生产的产品进入航盛集团车载音响娱乐系统,完成TPMS传感器MEMS技术的研发,并实现 TPMS 项目进入产品技术准备阶段;2010年,结合其它国际客户的需求/技术支持,完成MEMS生产技术的建立,完成汽车电子MCU设计环境建立,形成开放的设计平台,实现1亿元人民币心上的销售额。2011年,实现以TPMS为代表的车身电子芯片量产,成为国内领先的汽车电子音响/娱乐、TPMS芯片制造商,实现销售收入4亿元人民币。2012年,持续提升汽车电子音响/娱乐、传感器芯片市场占有量,实现销售额过6亿元人民币,全面完成开放性平台建设及完成新能源芯片的研制工作。对于目前平台建设进展孙臻透露,在获批承担上海汽车电子芯片产业化项目中芯片制造后,上海先进牵头倡议成立了上海市高可靠性汽车电子芯片制造产业化平台,与项目平台中三个主要合作方(上海航盛、上海集成电路研发中心、上海微系统研究所)签订了“战略合作协议”,并导入了一家设计公司在先进生产的产品进入航盛集团车载音响娱乐系统(Car-DVD+GPS+MP3+DAB+DVB)。上海汽车电子芯片制造产业化平台组织架构如何满足下游整车厂商的需求,是上海汽车电子平台成功与否的关键。上海汽车技术中心电子电器部总监郝飞认为,当前整车层面电子电器系统面临节能、环保、安全、舒适的要求挑战,使得电子电器在整车价值中的比重不断上升;市场对功能、性能的需求逐渐理性;法规、用户对涉及可靠性、质量、责任的要求日渐苛刻;降低成本的目标被分解到开发、生产、服务的方方面面;整车投产时间被迫压缩,以适应市场时机。因此,上汽电子电器系统平台也就应运而生了。完善的开发流程和开发体系、自主掌握核心技术和控制策略、严格的系统测试和验证、全面的整车集成测试和产业化验证,是上海汽车自主电子电器系统平台的特点。郝飞介绍,目前上海汽车自主技术研发涵盖基于模型开发,掌握核心控制策略;发展嵌入式基础软件,形成中国行业标准;研究专用集成电路ASIC,逐步走向定制化;建立试验认证的工具链,发展测试诊断工具;制定开发流程和工具链,逐步发展设计辅助工具。当代汽车是典型的信息化和工业化结合的产品,据了解,荣威550整车电子电器系统由复杂的嵌入式计算机网络构成:拥有300多项电气功能EE Feature;包含数十个电子控制单元;使用210多个接插件和近900个线束回路;构建4条总线并共享了630多个网络信号。郝飞表示,航盛尽管市场表现已排名第10,但其产品线与国际大厂相比还较单一。荣威550所配大部分电子产品均来自国际公司,小部分非核心、非关键电子产品采用了国内公司产品。上海汽车技术实现目标是,结合国内汽车电子的产业需求,建立兼容国际主流的汽车电子嵌入式软件平台标准体系,并在国际相关标准组织中取得话语权;建立完善的汽车电子嵌入式软件产品线,涵盖所有基础类软件库,并在此基础上实现基于模型开发的工具链;全面应用于国内汽车电子整车及零部件开发,并参与国际市场竞争。郝飞认为,汽车企业的自主创新需要基础技术的发展,而完整的汽车产业链的建立离不开半导体技术的发展,但半导体平台战略一定要向纵身及广度发展,只有整车平台、关键零部件平台、基础器件平台等每个环节都强大起来,产业链才能强大。据郝飞介绍,上海汽车在吸收和借鉴国际标准基础上,采用第三方成熟软件模块和工具,建立起自主研发流程和开发验证及试验认证体系,通过功能设计与架构优化、网络设计与嵌入式软件需求分析和定义、系统诊断与开发工具、系统集成测试与台架的实施,在汽车电子和相关软件平台建设方面形成了自主的核心研发能力。郝飞表示,通过上述的项目实践和核心能力的形成使我们能够在制定中国自主的汽车电子及软件平台的发展战略及实施规划中拥有优势和主动权。郝飞表示,上海汽车希望与国内IC设计、系统集成、Foundry等展开合作,把诸多好的想法做成芯片放到系统中去,包括MEMS的应用,否则争做世界第一汽车大国只是空中楼阁。上海飞乐股份目前是国内汽车继电器、执行器的主要供应商,插入式继电器国内市场占有率约为20%。主要客户有一汽大众、上海大众、上海通用、华晨金杯等。飞乐股份副总工程师张宇飞介绍,目前飞乐股份正在研发带CAN/LIN总线的新一代车身控制模块,其采用了飞思卡尔MC9S系列多功能中央处理器芯片及4片MC33系列芯片。而正在开发的BCM控制器和遥控器,为智能化控制与大功率执行器一体化的BCM系统,则采用了PHILIPS PCF7x52 Architecture(内含8位CPU PKE ASIC)PKE系统,配套英伦帝华TX4车型,用于车身电子中央控制。按照公司规划,飞乐将要研发的汽车电子产品包括:1、基于低速CAN/LIN混合总线的多功能集散型BCM控制器系列产品,2、基于新一代数字射频及MEMS传感技术的主动唤醒式轮胎压力监控系统(TPMS) 产品,3、汽车用微型直流无刷电机x-PWM控制器产品,4、基于RFID技术的高性能多功能汽车防盗产品,5、前大灯路况自适应自动调节控制器,6、汽车电源安全管理监控系统,7、基于虚拟仪器技术的汽车数字仪表综合显控台。张宇飞表示,汽车电子系统配套类企业关心的是芯片的功能、体积、功耗、可靠性、稳定性、价格、开发时的技术支持性、及供货的稳定保障性。尽管我国汽车电子的应用技术水平已取得长足的进步,但在车控电子装置(系统)方面,我国的自主汽车电子产品与技术的水平与国外相比估计有15—20年的差距,主要集中在核心层的动力与传动控制系统、中间层的底盘与行驶安全控制系统方面。尤其在市场面广量大的主流商用轿车方面,我国的本土汽车电子产品的核心技术水平较低。中国本土厂商目前主要还是在汽车传感器、继电器、连接器,车身电子以及信息娱乐等边缘市场徘徊。张宇飞认为,要改变这种现状,在真正意义的汽车电子上取得突破,就要在汽车芯片的研发上下功夫。我们这些国内汽车电子部件/系统配套厂商热切希望我国本土的半导体集成电路设计公司/生产厂商,抓住中国汽车电子市场快速发展的历史机遇,利用有利的国家政策,结合国内汽车电子系统的发展特点,尽快设计并生产出符合国内应用需求的、有市场竞争力的、物美价廉的、有自主知识产权的、高水平汽车电子用IC产品。中国的IC设计、制造公司要为完善我国汽车电子产业链做出应有的贡献。航盛汽车电子系列产品包括:车载视听娱乐系统、智能导航及多媒体系统、车身控制集成系统、智能交通及防盗系统等,占据着国内1/3以上的市场份额。航盛上海副总经理邵林介绍,目前集团经营中心正在向上海转移,投资6亿元在上汽对面占地40亩兴建新能源汽车、系统集成研发制造基地。邵林表示,IC在公司产品所占成本比例最高可达到70%,30KK的IC用量却在国际IC供应商面前,在交货期、价格、服务等方面没有提条件的谈判余地。所以,多元化的IC供应对航盛而言是当务之急,我们希望国内IC公司能帮助我们尽快解决这个产品开发、制造的瓶颈。上海源赋创盈电子科技有限公司(CBC)是一家本土模拟与混合信号芯片设计及解决方案供应商,2005年其PE00X系列霍尔传感器芯片开始批量推向市场。目前主要产品包括传感器芯片与系统解决方案;车身电源管理芯片与解决方案;车载通讯与娱乐系统;模拟与混合信号芯片与解决方案。目前一辆普通汽车上大约安装了几十到上百个传感器,而豪华汽车上的传感器数量更多达200多个。从某种程度上来说,衡量一辆汽车的智能化水平,其关键因素就在于其采用传感器的数量和技术水平。源赋科技总经理郭亮认为,国内汽车安全应从ABS做起,因为ABS可以说是一个最基础的系统,如果ABS不能开发成功,其他更高级的系统则无法进入。国外ESP等系统厂商都是从ABS产品开始,目前国内很多企业都在开发和生产较为简单的TMPS(汽车轮胎气压报警技术),这不一定是件好事。国外ABS研发是以企业为主进行的,高校仅是做一些理论研究工作。而国内几乎是高校来做研发,但缺少产业化生产基础与能力,企业也缺少自己的开发能力,导致我们的技术进步缓慢。不过,国内企业虽然面临着很大的市场压力,但由于技术的进步、开发能力的提高及政府的大力支持,相信国内可以经过较短的时间走完国外十几年的发展历程,并尽快切入到ESP、EBS等系统的研发中去。 面对整车、模块供应商对本土IC设计的期望,郭亮表示,源赋创盈的传感器、车载电子等产品是按美国军工标准满足零下14至1500C使用环境,但只能按消费电子市场的定价标准去销售,所以本土IC产品尽快被下游厂商认可也是个迫切需要改观的问题。复旦微电子2000年8月在香港创业板上市,是国内IC设计第一家上市公司。面向汽车电子的IC产品开发已有11年历史,现有产品包括液面控制电路、汽车点火电路 (磁感应型、霍尔型)、闪光控制电路(单、双路)、MCU、EEPROM、Flash等。复旦微电子副总工程师沈磊认为,IC设计已走向系统引领芯片开发,而汽车电子的内涵就是信息技术与汽车的结合,满足环保、安全、实时通讯、多技术融合、系统集成的要求。但国内由于模拟电路、存储器设计技术、嵌入式系统设计相对落后,加上存储器工艺、高压、高功率工艺技术缺乏、适用汽车电子的封装技术的制约,成为中国汽车电子开发的技术瓶颈。从应用层面来看,应用需求不明确、对汽车电子技术状况不够了解、自主性和替代性相矛盾,加上准入周期相对较长、可靠性要求严格、产业化要求较高,这是国内汽车电子芯片推广应用的瓶颈,这直接导致中国没有一家汽车电子IC专业公司。沈磊建议,中国公司切入汽车电子领域要平缓切入陡深优化,在新能源汽车(混合动力、纯电动等)领域形成产业联动重点突破,实现工艺先导设计并行、软硬结合系统集成的良性互动局面。 就目前传统汽车电子市场竞争格局,国内IC设计公司想后来者居上的难度相当大的,至于国产新能源汽车的发展,是否是为国产汽车电子芯片在新的制高点发展提供了难得的契机?这将取决于国内企业能否拿出性价比、可靠性较高的产品,如果政府配套的基础设施支持力度比较大足以激发起人们的消费欲望,加上舆论导向能激发起消费者对新能源汽车的关心、认知,使新能源汽车需求市场尽快来兴起,中国本土汽车电子参与者应该还是有占有一席之地希望的。来自山景集成的代表说,山景以市场为导向的IC产品定义能力,使公司产品一经露面即得到市场认可。上海贝岭也表示,公司不可能把不可靠的产品推向市场,整机公司要给本土IC设计公司一点信任度,上海率先构建汽车电子发展平台,今天行业协会牵头把模块、IC设计与制造撮合起来与整车厂互动找到应用和需求,就是一个良好的开端。

    时间:2019-01-24 关键词: 汽车电子 芯片 平台 上海 嵌入式处理器

  • 赛灵思SPARTAN-3A DSP平台FPGA又添低功耗器件

    赛灵思公司(xilinx)日前宣布其xtremedsp信号处理解决方案产品系列新增功耗优化的spartan-3a dsp器件。这个目前业已投入量产的fpga新器件,为低成本且低功耗fpga领域的应用如军事通信战术无线电系统、无线接入点和便携式医疗设备等,提供了高性能的数字信号处理(dsp)能力。 与标准器件产品相比,spartan-3a dsp低功耗(lp)器件的静态功耗降低了50%,而在待机模式下静态功耗的降低更是高达70%。同时 ,spartan-3a dsp低功耗器件还具有工业额定等级。降低的功耗与spartan-dsp系列固有的因集成专用dsp电路而拥有的动态功耗优势互为补充、相得益彰。事实上,与竞争fpga产品相比,spartan-3a dsp 3400a lp具有25%的功耗效率优势,最低成本的器件在250mhz时钟速度下性能高达每毫瓦 4.06 gmacs。 高性能、低功耗的spartan-dsp dsp功效(power efficiency)是指完成信号处理计算时所消耗的功率。dsp功效指标适用于系统、功能、构建模块和通用操作。执行通用乘法累加操作时,spartan-3a dsp lp器件在250mhz时钟速度下功效达每毫瓦4.06 gmacs。 spartan-3a dsp fpga平台不需消费额外逻辑资源就能完成信号处理功能,因此设计人员可以在获得更高的功效的情况下达到性能和成本目标。用来构成专用dsp电路的xtremedsp dsp48a逻辑片包括专用18×18乘法器和18位预加法器(pre-adder)和48位后加法器/累加器(post-adder/accumulator),能够以低成本提供良好的dsp性能。 新器件能够实现高功率效率的另一个原因是spartan-3a dsp fpga平台采用了高级静态功率管理(待机模式)功能,可以在保持fpga配置数据和应用状态的情况下大幅降低fpga功耗。这意味着在应用中器件可以根据需要快速进入和退出待机模式(suspend mode)。 spartan-3a dsp lp可用于超级便携式超声设备等应用。在超级便携式超声设备中数字波束赋形(digital beamforming)是关键的dsp应用,而根据系统需要通道数量从16至128不等。spartan-3a dsp fpga平台的待机模式还可帮助延长此类应用中电池的寿命。能够从这一业内功率最低的高性能fpga平台中受益的其它应用还包括军用通信(milcom)便携和移动战术无线设备以及便携式夜视设备。 价格和供货情况 xc3sd1800a-4li(低功耗、工业温度级)和xc3sd3400a-4li器件的价格分别为us$34.80和us$50.00(批量为25k时,到2008年底时的价格)。

    时间:2019-01-18 关键词: 器件 低功耗 平台 嵌入式开发 又添

  • 基于FPGA的电子稳像平台的研究

    电子摄像系统已广泛应用于军用及民用测绘系统中,但是效果受到其载体不同时刻姿态变化或震动的影响。当工作环境比较恶劣,尤其是在航空或野外操作时,支撑摄像机平台的震动会引起图像画面的抖动,令观察者视觉疲劳,从面产生漏警和虚警。所以在运行中,如何稳像成为十分重要的问题,特别是在长焦距、高分辨力的监视跟踪系统中更加突出。具璞蒿、实性性强、体积小巧等特点,得到更广泛的应用。 稳像系统的反应速度是电子稳像要解决的关键技术之一。传统的基于“摄像机-图像采集卡-计算机”模式的稳像系统、图像检测和匹配算法全部由计算机以软件方式实现。尽管当今计算机的性能很高,能够部分满足单传感器电子稳系统的实时处理要求,但在以下几个方面有着难以解决的问题:首先,其固有的串行工作方式使得单计算机难以适应其于多传感器视频处理系统的实时稳像,阻碍了在实际中的应用adw欠,传统的图像采集卡中能将采集图像数据实时传输给计算机,而不能传输给标准接口的视频监视设备lk之很多应用场合对听要求很高。因此,研制专用的电子稳像平台,既能实时地高速获取视频数据,又能将数据实时地传后续的图像处理系统,既有实际意义又有工程价值。 1 系统涉及的关键技术 摄像头输入的pal制式电视信号首先通过视频处理接口完成对其解码、同步和数字化的工作,数字化后的图像信息进入到由fpga实现的帧存控制器中,完成数据的交换(数据的缓冲),同时完成系统要求的去隔行和放大的操作,最后处理好的数据通过vga控制器,完成时序变化,经视频、a变为模拟信号送到vga监视器上实时显示。 1.1 视频处理接口 由于在进行视频处理时,多为从摄像头输入模拟信号,如ntsc或pal制式电视信号,除图像信号外,还包括行同步信号、行消隐信号、场同步信号、场消隐信号以及槽脉冲信号等。因而对视频信号进行a/d转换的电路也非常复杂。philips公司将这些转换电路集成到了一块芯片中,从而生产出功能强大的视频输入处理芯片saa7111,为视频信号的数字化应用提供了极大的方便。 系统设计采用saa7111对复合信号进行采样、同步产生、亮色分离并输出标准的数字化信号。saa7111输出的数字化图像信息符合ccir.601建议,pal制式的模拟信号数字化后的图像分辨率为720×572,像素时钟13.5mhz。在本稳像系统中要求图像输出符合vga(640×480,60hz)标准,因此在采集数据时要对数据进行选择,避开行、场消隐信号和部分有效像素信息,在较大的图像中截取所需要的大小。saa7111向帧存控制电路输出像素时钟(lcc2)、水平参数(href)、垂直参考(vref)、奇偶场标志信号(odd)和16位像素信息(rgb565).其中lcc2用来同步整个采集系统;href高电平有效,对应一行720个有效像素;vref高电平有效,对应一场信号中的286个有效行;odd=1时,标志当前场为奇数场;odd=0时,标志当前场为偶数场。采用16位rgb表示每个像素的彩色信息。图1(a)为数字化图像中的一行像素的时序图。其中两个href分别表示有效行的起始与结束位置,实际为一个信号;可以清楚地看到一行中有效的720个像素与像素时钟llc2的对应关系,在采集时通过帧存器控制电路选择其中部的640个像素进行采集。图1(b)为一帧数字图像的输出时序图。可以看到在第624~22行时,vref处于无效状态,因此在后续的采集中,这部分的信息不予处理并通过odd的电平区分奇偶场数据。 1.2 去隔行支持 pal制电视信号采用隔行扫描机制,采用人眼的视觉暂留来实现两场1/50s扫描312.5行的图像构成625行(一帧)图像。而标准的vga显示模式采用逐行扫描方式,在一个扫描周期内实现对图像的完全扫描。因此需要对视频信号进行去隔行处理。视频信号在经过缓冲后,按照取样时钟把经过模数转换的数字信号送入存储器缓存,通过数据内插的方法进行数据扩展,即相邻行之间按照一定的算法进行加权,从而得到内插行的数据,再以适当的速度读取处理后的数据,即可实现倍行频/倍场频的扫描。倍行频扫描可以消除行间的闪烁现象,倍场频扫描虽然行扫描频率不变,但是场频加倍,即能消除行间闪烁现象,还可以消除场间的大面积闪烁。去隔行问题的实质就是在每一场中填补被跳过的那些行,其过程如图2所示。 实际上为实现去隔行已经提出了很多简单的滤波器。一种选择是用同一场中的垂直内插值,这是

    时间:2019-01-17 关键词: 电子 FPGA 平台 嵌入式开发

  • 一种基于DSP+FPGA的软件无线电平台的设计及应用

    一种基于DSP+FPGA的软件无线电平台的设计及应用

      引言  随着无线通信的发展,出现了多种模式的通信体制,为了满足互通性的问题,软件无线电的思想被提出来。所谓软件无线电,其中心思想是:构造一个具有开放性、标准化、模块化的通用硬件平台,将通信的各种功能通过软件来完成,并使宽带A/D和D/A转换器尽可能靠近天线,以研制出具有高度灵活性、开放性的新一代无线通信系统。由于软件无线电可以通过增加软件模块来增加新的功能,而且硬件也可以随着器件的发展而不断地升级,所以这一概念一经提出就受到了广泛的关注。  OFDM(orthogonal frequency division multiplexing,正交频分复用)是一种具有多种优点的传输系统,目前已经有很多应用,而且随着第四代(4G)无线通信系统的研究进入实质性阶段,OFDM极有可能成为4G中的传输方案。本文在此背景下,设计了一种基于软件无线电的平台,并在此平台上实现了OFDM传输系统,  系统结构设计  目前受器件的限制,软件无线电一般都采用中频采样的结构,这样做既兼顾了软件无线电的思想,又能在目前的器件水平下搭建实际可应用的系统。本文的软件无线电平台也采用了这一结构。随着无线通信系统的发展都在朝着高速率、可移动性方向发展,因此本平台的设计也必然要适应宽带无线通信系统的要求。  平台结构  平台主要针对系统物理层中的中频和基带处理单元而设计。系统的结构如图1所示。平台由一个DSP(TMS320C6414T)、两片FPGA(Cyclone EP1C6Q240C8)、上变频芯片DUC(AD9857)、下变频芯片DDC(HSP50214B)等构成。图1 平台结构图  根据信号处理模块和各芯片数据处理的特点,我们将各通信模块分配到不同的器件中来完成。DSP的主频很高,而且内部资源丰富,支持高级语言的编程,适合于串行的算法,用来完成协议和基带处理;FPGA配置灵活多变,虽然主频不太高,但是鉴于其并行处理能力突出,用于完成时钟分配、芯片设置、接口转换等;AD9857和HSP50214B是用于上下变频的ASIC,集成程度高,参数设置灵活,可以满足多模式的数字上下变频,数据速率变换和滤波。下面简要介绍一下平台上器件的性能。  器件介绍  ● DSP  平台选用的DSP芯片是TI公司的TMS320C6416T芯片。该处理器属于32位定点处理器,主频1GHz,内部集成丰富的外设和接口。在指令结构上,扩展了寻址指令、位域指令、打包解包、控制转移等指令,增强了芯片的处理能力。在计算2048点的复数FFT运算时,可以在大约26 000个时钟周期内完成。  6416T主要包含的模块有:1)两个通用寄存器组,64个32位通用寄存器;2)8个功能单元,6个ALU(32/40b),两个乘法器(16×16);3)一共8.256Mb的两级缓存内部存储;此外,还有图1中没有列出的Viterbi编解码协处理器(VCP)和Turbo码编解码协处理器(TCP)。VCP支持500路7.95Kb/s AMR,TCP可以处理6路2Mb/s 3GPP。  接口方面包括:1)多通道EDMA控制器;2)多通道缓冲串口(MCBSP);3)高性能外部存储器接口(EMIF);4)可访问DSP的整个存储空间的主机口(HPI);这里不在一一列举。  ● 上变频芯片AD9857  AD9857是一款高性能的数字上变频器,最高时钟为200MHz,根据外时钟的范围,可以选择0~80MHz的任意中频输出;芯片还具有两级内插功能,可以实现4倍固定内插和2~64倍可选内插倍数,便于多数据速率变换;14b的DAC。  ● A/D变换器AD9051  ADC选用ADI公司的AD9051,最高采样速率达到60MSPS,10b输出,对于中心频率较低的中频信号可以进行直接采样,中频值较高的则运用带通采样方式。  ●下变频芯片HSP50214B  HSP50214B是专用数字下变频芯片中综合性能最好的,除数字下变频外还具有最高255阶可编程FIR滤波器,0~96dB动态范围的 AGC自动增益控制,数据速率变换包括4~32倍CIC抽取和5级HB抽取,以及FIR1-16倍抽取,坐标转换,鉴频等功能,而且具有四种输出形式,接口灵活。  ● FPGA  由于平台上的中频处理由ASIC完成,所以FPGA选用了CycloneⅡ EP1C6Q240C8,这是一款低端的FPGA芯片,逻辑单元只有6000门,主要用来完成时钟分配,接口转换,ASIC控制字配置,以及作为DSP的协处理器的补充。  该平台较好的整合了DSP、ASIC和FPGA,兼顾了系统的通用性和复杂度,ASIC的应用减少了系统配制时的软件设计复杂度。  OFDM收发信机的实现  OFDM技术是当前的热门技术之一,与传统的传输技术相比,OFDM具有:1)降低了子载波的数据速率,减小了无线信道引起的ISI,有效的降低了多径干扰;2)采用若干相互正交的子载波,频谱有重叠,最大限度地提高频谱效率;3)采用IFFT和FFT进行调制和解调,硬件实现简单;所以,尽管存在峰均比较高以及对频偏敏感等问题,OFDM仍然不失为一种性能优良的传输方式。目前采用了OFDM的标准主要有数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、欧洲无线局域网Magic WAND、802.11、非对称数字用户线(ADSL)等。为此,我们在本平台上实现了OFDM的收发信机。  本OFDM系统采用了如下的基带和中频结构,如图2所示。图2中,音频编码采用了G.729标准,加扰采用了9位的反馈移位寄存器产生的伪随机序列,压扩部分为μ律压扩变换,其中μ=3。另外,系统子载波个数为2048,载波间隔1kHz,中频40.96MHz。图中的结构几乎包括了所有 OFDM系统应有的处理单元,具有一定的代表性,在此基础上经过必要的参数修改,可以演变出绝大多数标准的系统。为了便于接收端的同步处理,在帧结构上采用了类似DAB的结构,每帧76个符号,其中第一个符号为空符号,第二个符号为固定的相位参考符号。图2 OFDM系统框图  通过对各模块功能的分析,并结合本平台上各器件的特点,对各模块的实现在平台上进行分配。图3显示了这种分配方式。图3 OFDM系统处理流程  数据接口方面,发射端DSP将经过基带处理以后成帧的信号通过EMIF接口发送到FPGA的FIFO中缓存,然后数据进入数字上变频器,进行40.96MHz的上变频,上变频后的数据经过4倍固定内插和CIC的24倍内插后经过D/A输出,形成OFDM中频信号。如图4所示。图4 OFDM中频信号频谱仪截图  接收端对中频信号以32.768MHz进行带通采样,数字下变频器对采样后8.192MHz的镜像频率进行数字下变频,之后对信号进行16 倍的抽取,使信号速率下降到2M,HSP50214采用并行直接输出的模式,分两路分别输出16b的IQ两路数据,FPGA通过并串转换,将数据通过 MCBSP送入DSP进行同步处理和基带处理,得到原发送信息。  结论  本文提出了一种基于DSP、FPGA以及ASIC的软件无线电平台,并在该试验平台上完成了OFDM系统的基带和中频设计,并且经过了实际的验证,系统运行情况良好,有效地支持多种通信模式,是一种应用广泛的软件无线电平台。目前正在对功率放大器的基带预失真技术进行研究,以进一步的改善系统性能。

    时间:2019-01-17 关键词: 软件 DSP 平台 嵌入式开发 无线电

  • 基于双ARM的高性能数控平台研究与实现

    摘 要: 本文分析了当前数控系统的开发和应用现状,并针对中小型数控系统,提出了一个基于双ARM 控制器的数控平台设计方案,给出了其技术方案和实现方法。该平台运行稳定,具有很高的性价比,可以应用到数控系统的产品研发中,缩短系统的开发周期,有利于较复杂的中小型数控系统微型化和产业化。 关键词: 数控系统;ARM;Modbus 1 引言 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势[1-2]。 随着科学技术和生产工艺的进步,数控系统的实现方案也越来越多,目前的数控系统,比较常见的实现方案有以下几种:基于PLC 控制器

    时间:2019-01-16 关键词: ARM 平台 嵌入式处理器 高性能 数控

  • Wind River推出整合ARM TrustZone技术的软件平台

    windriver针对消费性电子设备推出商业级linux设备软件平台,并与windriverworkbench开发套件进行最佳化,以支持armtrustzone技术,为各种armpowered产品提供安全基础。而新平台支持的设备需求从掌上型装置到高稳定的网络设备均涵盖在内,还包含经过完全测试与检验的linux2.6「纯净原始码」以及开发套件。  市调公司vdc(venturedevelopment)嵌入式系统软件部门总监chrislanfear表示,设备制造商要想在市场中取得竞争优势,必须仰赖商用解决方案所提供的标准化工具与操作系统自行研发具创新且独特性功能的产品。对linux客户而言,没有支持且流派众多的linux版本根本难以维护,就算有能力维护成本也过于昂贵。windriver的解决方案,可保护客户在linux技术上的投资,并支持开放原始码的创新动力。

    时间:2019-01-15 关键词: 软件 river 平台 技术 嵌入式处理器

  • 三星ARM9 S3C2410 的的特点及其软件平台综述

    arm9-s3c2410 b型开发板是基于韩国三星arm9嵌入式处理器s3c2410的一款嵌入式开发平台。系统运行在200m的主频下更能展现极为出色的性能。  三星arm9 s3c2410 与众不同的特点:  1、提供所有硬件所有原理图和pcb(核心板、底板、jtag&wiggle板以及lcd板)  2、 采用核心板和底板分离的设计思想,用户可以方便的使用core-board 进行二次开发,核心板和底板采用稳固dimm-144 标准pci 插槽接口。如图所示:  3、 core-board 集成了arm 最小系统,包括 cpu、内存、nandflash、norflash、rtc 核心部件。特别是nor flash 的集成使arm 最小系统进一步完整,这一点是别的公司没有做到的。nor flash 的集成让用方便地调试vxwork 等软件。如图所示:  bottom-board 的把cpu 的所有功能全部引出,方便用户使用,led 和按键的加入,可以方便用户调试程序。spi 和i2c 可以接入ps/2 键盘和mouse。  4、s3c2410 支持两种启动模式:一种是从 nand flash 启动; 一种是从外部 ngcs0 片选的 nor flash 启动,用户可以选择同时预装两个操作系统linux和ucos或者wince和ucos.拔下核心板上的跳线帽从norflash启动,启动ucos系统或者nucleus系统。装上跳线帽以后,从nandflash 启动wince系统或者linux系统;  5、 wiggle 和jtag 二合一调试板内置 wiggle 和jtag 功能。使用wiggle 可以很快地把程序烧入nor flash,比如说写入三星测试程序utest(180k)只需要1 分钟不到,而jtag则需要半个小时之入。二者合一让用户方便地写和调试程序。  三星arm9 s3c2410 的软件平台综述  arm2410 平台能提供如下软件,可以说arm2410 是国内目前提供操作系统最多的开发板,用户可以任选操作系统使用 ,板子所有资料全部源码提供,不做任何技术保留。  1、 ucos + ucgui  2、 nucleus os (开放源代码的操作系统,性能介于vxwork 和ucos 之间,组件齐全);  3、 vxworks(全套资料附送给客户,客户可以自己移植,不提供任何技术支持)  4、 wince 4.2 + 移植过程分析说明;  5、 linux + qt + yaffs + 移植过程分析说明;  6、 boot (在线升级isp 工具,包括arm 源码和上位机程序源码,协议公开)。  具体详见各软件的使用手册  7、arm2410开发板实验教程  8、arm2410 开发板支持 wince、linux、ucos以及nucleus 嵌入操作系统。  嵌入 linux 操作系统说明:  采用 linux2.4 以上的内核  支持多种文件系统,象 cramfs,fat 以及用于 nand flash 的 yaffs 文件系统等等  支持 lcd 和触摸屏  支持 usb host  支持 qt  支持 mp3 播放和视频播放  支持多种网络应用,象 ftp,http,telnet 之类的网络应用  wince 嵌入式操作系统说明:  支持 lcd 和触摸屏  支持 usb host  支持音频  支持串口  支持网络  sd 卡  

    时间:2019-01-14 关键词: 三星 软件 平台 嵌入式处理器

  • ARM发布全新API,单个应用程序可用于多种安全平台

    ARM公司日前发布了其TrustZone软件技术的全新应用程序接口(API)。这一全新的API现在已经可以免费从ARM公司获得,它能够使软件和硬件开发者编写的单个应用程序可以被应用于在大量设备中使用的不同安全平台,这些设备包括手机、便携式媒体播放器、及家庭网关。 这一全新API的发布将全面降低应用程序的开发时间和成本。ARMTrustZone架构扩展集将安全性能建于处理器自身之中,而TrustZone软件则提供了可信任的基础软件,在硬件的保护下,能够帮助操作系统提供商、手机制造商和半导体设计者在一个可共用的框架上扩展和开发自己的安全。 目前,提供安全保护的应用程序必须根据它们运行的安全平台进行重写,市场被过度细分,制约了应用程序与服务之间良好的生态环境的形成。全新的TrustZoneAPI为这些应用程序提供了一个标准的接口供它们使用,并且能够与一个独立于实际所在系统的安全部件进行通信。这些安全应用程序现在能够专注于不同的安全平台,并且加快开发速度,同时其安全性不受到任何影响。TrustZone软件API是由Trusted公司开发的,他们在这一领域的专长及多年的研究使得他们能够创造出这一全新的产品,它具有很高的灵活性,可以进行进一步的发展,而且产品的一些部分已经得到了多年来一贯非常注重安全的市场的证实。 ARMTrustZone技术是特别为向各种嵌入式及消费电子产品提供安全性能而设计的,包括那些运行着不同操作系统的产品,比如、Symbian、MicrosoftWindowsCE以及MicrosoftWindows。TrustZone技术在同一个系统中为安全数据作上标签然后进行划分,并且在硬件上对安全信息和非安全信息进行清晰的区分。这一区分使得安全的代码和数据不需要再被编译就可以在操作系统中进行执行,同时不容易受到攻击。ARMTrustZone技术包括TrustZone架构扩展集和TrustZone软件,后者实现了开放的TrustZone软件API。 ARM公司TrustZone产品经理TiagoAlves表示:“运营商和手机开发商正越来越希望为手机创造更先进的功能,比如将信用卡或者数字电视播放器的功能融入到手机中去。但是他们必须保证用户和设备被充分地保护免遭外界的攻击。低成本以及一个良好的服务和应用程序的生态系统也是业界急需解决的问题。ARM为成千上万安全的、先进的数字产品提供核心技术。随着TrustZone软件API越来越广泛的使用,设备开发商们将能意识到TrustZone技术的巨大潜力,这一点已经随着来自产业链各个环节的领先企业对TrustZone技术的采用及认可得到了印证。” TrustZone软件现在已经可以从ARM公司获得授权,同时ARMTrustZone架构扩展集已被应用于ARM1176JZ(F)-S处理器中。这些扩展集是ARM公司应用程序CPU产品中的不可缺的部分。

    时间:2019-01-11 关键词: 平台 嵌入式处理器 应用程序 多种 可用于

  • 基于ARM的快速原型化平台的方案

    基于ARM的快速原型化平台的方案

    1 背景介绍在日益信息化的社会中,各种各样的嵌入式系统已经全面渗透到日常生活的每一个角落。嵌入式系统的功能越来越复杂,这就使得一个嵌入式系统产品从市场需求立项到方案选择、样机研制、定型量产所需要的开发费用越来越多,所需开发时间越来越长。因此,高效的嵌入式系统设计方法就显得尤为重要。1.1 传统的嵌入式系统设计方法嵌入式系统开发的关键就是对核心部分进行功能验证。传统的验证方法是建模模拟和制作目标板评估。通过建模来进行功能验证存在不足。首先就是耗时和准确性互相矛盾。建立高层次的模型需要的时间短,但是模拟不够准确。相反,低层次的模型可以达到满意的评估效果,但是建模耗时长。其次,建模模拟是静态的过程,不能很好地反映系统实际运行的情况。好的目标板,各部分连接已经固定。如果需要改动部分连接,只能重新设计制版。这样一来就会大大延长产品的上市时间,还会增加开发费用。新推出的嵌入式系统产品,开始设计时比较难把所有的技术细节考虑清楚,有时甚至是边设计边修改性能指标,因此直接制作专用的目标板原型已经不太适合复杂的嵌入式系统产品的设计。1.2 嵌入式系统模块化设计方法嵌入式系统设计要求做到可测性、高效性和灵活性。目前,嵌入式系统物理尺寸越来越小,功能越来越复杂。为了方便调试、维护系统,完全可测显得极为重要。另一方面,模块化的设计方法越来越引起人们的关注。模块化设计方法将复杂的系统合理地划分出不同的功能模块,然后充分利用已有的模块,设计新的模块,最后将这些模块连接起来组成目标系统。模块化的设计方法减少全新的设计、降低开发难度、节省开发成本、缩短开发时间,是一种高效的嵌入式系统设计方法。另外,各个模块连接的灵活性是非常重要的,它直接决定模块的组合能力。2 基于ARM核的快速原型化平台嵌入式系统硬件有如下特点:1、嵌入式硬件以嵌入式处理器为核心。嵌入式处理器的种类众多,功能各异。2、相对嵌入式处理器,嵌入式系统外设的种类较少,接口标准也比较统一。3、随着EDA的发展,SOC(system on chip)的应用越来越广泛。2.1 ARM核处理器的特点ARM核处理器因为其低成本、低功耗、高性能的优点广泛应用于嵌入式系统。基于ARM核处理器是高度集成的SOC,包括ARM核和各种各样的外设。图1是基于ARM核处理器的常见结构。存储器控制接口为外接存储器提供了总线接口。该总线接口支持不同种类的存储器芯片以及不同的存储操作。此外,还可以用该总线来扩展外设。片内外设包括中断控制器.html" target="_blank">控制器、OS定时器、UART、I2C、PWM和AC97等等。在这些片内外设中,有些信号是复用的,这样做的好处是方便用户使用。用户如需要片内外设,只需要配置相关的寄存把片内外设连接到通用I/O即可,非常灵活,例如USB接口的服务器/客户端。有些片内外设有专用的信号。用户通过连接或者扩展这些通用I/O和专用I/O来使用片内外设。当片内外设不能完成目标系统的功能时,需要通过总线来扩展特殊的外设芯片。图1(ARM核处理器框图)图2 (ARM核处理器的嵌入式系统的框图)2.2 基于ARM的快速原型化平台的实现图2是基于ARM核处理器的嵌入式系统的框图。该系统分成两个部分,一部分是最小系统,由嵌入式ARM核处理器和存储器组成;另外一部分包括从嵌入式处理器片内外设接口直接扩展的外设和通过总线扩展的外设。为了充分利用模块化设计方法,这些部分应该能够通过灵活的互连组成一个平台。灵活的互连功能由互连模块完成。可编程器件如CPLD和FPGA,可以在系统编程,修改连接只需要修改相应的控制程序即可,非常方便灵活。CPLD成本低,运行速度快,但是集成度比较低。FPGA集成度高,可以实现CPLD很难实现的复杂的逻辑功能,例如内嵌逻辑分析仪程序,获取必要的信号,完成系统在线测试。FPGA另外一个优势就是可以动态配置,例如系统上电时配置自检程序,自检通过后再配置实际工作的程序。最后,在FPGA里面嵌入CPU软核,进行SOC的开发。所以可编程互连模块选用FPGA来组成。为了确定可编程互连模块的插入位置,再来分析图2嵌入式系统的结构。最小系统决定了整个系统的处理能力,是整个系统的核心。常用的嵌入式处理器的时钟周期已经高达400MHz,并且会进一步发展。连接处理器的总线速度和存储器芯片的速度也超过了100MHz。FPGA引脚到引脚的延时是几个纳秒的数量级,所以FPGA模块的插入会降低整个系统的处理速度。故在处理器和存储器之间不能插入FPGA模块。外设可以使得嵌入式系统和实际应用环境进行通信和交互操作。通常外设已经高度模块化并且相互独立,在外设之间几乎不会有柔性连接的要求,而且处理器和外设之间的数据通信速度比最小系统的运行速度要慢很多。因此,用互连模块取代最小系统和外设之间的直接物理连接是切实可行的。按照这种思路,设计出了如图3所示的快速原型化平台。图3(快速原型化平台)图3中,可编程互连模块是快速原型化平台的核心部分。常用的外设部分包括:网卡,USB接口,LVDS接口,RS-232接口,RS-485接口,音频AC`97接口,PCMCIA/CF卡接口。这些常用外设就是前文提到的可重复利用的模块。由于嵌入式处理器的总线、通用I/O、专用I/O和各种外设都连接在可编程互连模块上,因此不同的嵌入式处理器只需要设计最小系统即可,然后将该最小系统接入快速原型化平台,利用这个平台提供的外设进行系统调试。以上设计的快速原型化平台,不仅考虑了当前嵌入式硬件系统的发展特点即嵌入式处理器种类多,外设种类相对较少,接口标准趋于统一,同时又充分体现了可测性、灵活性、模块化的设计思想。3 随机方向信号的可配置互连常见的信号传输方向不管是单向的还是双向的,都可以预先确定。例如,数据总线是双向的,读或者写是完全确定的,可以通过读写信号来控制数据的传输的方向。但是有一类特殊的总线,例如I2C,它是多主/从的通信总线。如图4所示,如果设备1发起通信,则SCL上的信号传输方向是从设备1到设备2,如果是设备2作主设备发起通信,则SCL的上的信号传输方向刚好相反。系统设计中要求总线上可以双向传输信号。FPGA内部由一系列的逻辑门组成,如果I2C 信号通过FPGA来连接的话,就不能正常工作。这是因为,双向传输可以等效视为由两个反并联的门来实现(如图5,用方向控制信号来确定实际的传输方向)。但是,I2C信号,没有明确的方向控制信号,也就无法正确地通过图5 所示结构的电路。图4(I2C总线)图5(双向信号传输)如果直接布线或者跳线来连接I2C信号,就可以保证I2C正常工作,但是,这就和快速原型化平台可配置互连的灵活性相违背,所以提出以下方案。 I2C信号不经过FPGA来配置连接,而是通过基于MOSFET的数据开关。目前,市场上常用的点到点任意方向的MOSFET开关并不能直接使用。因为常见的结构是一路到多路或者多路到一路。利用CPLD来控制选通,多路并联就可以组成8X8的点到点的随机方向的可配置连接。是一路到八路的数据开关的内部结构。

    时间:2019-01-10 关键词: 方案 平台 嵌入式处理器 快速 原型

  • 基于复用的多级资源库ARMS平台的应用

    基于复用的多级资源库ARMS平台的应用

    摘 要: 运用了构建ARMS(Asset Repository Management System)平台的重要基础设施——多级资源库,为企业级资源的积累、复用、锤炼提供了基本的工具保障。介绍了软件复用技术,提出了一种能快速进行软件开发的新型解决方案。详细分析了多级资源库的体系结构、ARMS系统平台的功能及相关技术,从资源开发、版本发布、反馈处理等方面研究了ARMS系统平台的应用。实践表明,多级资源库ARMS平台的研究与开发,有效地解决了软件资产的复用和安全管理问题,提高软件复用率,加快软件开发速度。给出了实践项目中ARMS平台软件开发的流程图。关键词: ARMS平台;多级资源库;复用;软件复用技术;资源开发 ARMS(Asset Repository Management System)是一个资源库管理系统平台,通过这个平台对资源库中的资源进行有效地管理和使用,提高了企业开发人员的工作效率,改善了用户的使用效率。ARMS这一平台提供了软件开发的综合解决方案,能够提高开发效率,简化繁琐流程,保证产品的稳定性、可用性。新的软件开发过程模型的各个阶段都是围绕着可复用软件资源实施的,因此合理而有效地使用资源库是软件资产复用成功的关键。 软件复用技术是软件工程领域的一个研究热点。复用概念的第一次引入是在1968年NATO软件工程会议上,Mcllroy的论文“大量生产的软件构件”中[1]。随着复用实践的深入,将会积累大量自主开发的资源、购买的商业资源和其他组织开发的资源,这些可复用资源构成了庞大的企业资产,而资源库作为分类和管理软件资产的基础设施就变得十分重要了。在资源库的支持下,直接使用已有的合格的资源开发应用系统,避免了对资源的重复开发,从而提高软件开发效率和软件质量。软件资源库作为管理软件资源及促进软件复用的核心机制,将基于复用的开发和面向复用的开发过程与工具集成在一个统一的框架中,当前软件界对可复用资源库及其相关问题进行了深入研究,并取得不少成果[2]。 本文为了有效地解决软件资产的复用和安全管理问题,采用多级资源库,避免了独立库综合性差的缺陷,对于深层次的科学研究,它所提供的不是单一的信息,而是一个系统的立体资源、信息群。1 软件复用1.1 软件复用技术 软件复用是指利用现有的软件资源来构造新的软件系统。该软件成分可能是已有的资源,也可能是专门开发设计的可复用的软件资源。其中,可复用的现有软件成分是软件复用技术的核心。复用成分的获取、管理和利用是构成软件复用技术的三个基本要素[3]。1.2 软件复用的优点[4] 实践证明,软件复用可以有效提高软件开发效率和软件质量,是解决“软件危机”的一条比较切实可行的途径。软件复用的优点可归纳为以下六个方面: (1)提高软件生产率:软件复用最明显的好处在于提高生产率,减少开发代价。生产率的提高不仅体现在代码开发阶段,同样适用于分析、设计及测试等其他阶段。 (2)提高软件质量:使用高度优化、在实践中经受过检验的可复用构架、资源构造系统,可以提高系统的性能和可靠性。 (3)减少系统维护量:使用优化、检验过的资源,避免了很多可能发生的错误;而多个系统间资源的重复使用,同时减少了系统维护量。 (4)提高互操作性:软件复用的更为专业化的好处在于提高了系统间的互操作性。相同的构架、接口可以有效地实现系统间的互操作。 (5)支持快速原型:利用可复用资源库可以快速有效地构造应用系统的原型,以获得用户对系统功能的反馈,缩短系统的开发周期。 (6)减少培训开销:使用相同的构架、资源构造和实施不同的系统,可以使开发和维护人员减少对不同技术所需要的培训。2 多级资源库及ARMS系统平台2.1 多级资源库的体系结构 本文采用多级资源库,为方便对资源库中的资源进行管理和使用,必须采用合理的权限管理方案,即采用多级资源库的三级权限管理模式:对资源设置检索、使用(下载执行码和使用文档)、获取源码三级权限。通过使用合理的权限管理模式,更好地解决了软件资产复用的问题,保证了资源库中软件资产的安全管理。整个资源库体系分为公司级资源库和项目级资源库,公司级资源库满足企业整体资源共享管理的需要,项目级资源库满足项目团队共享资源的需要。多级资源库体系的基于角色的用户管理机制,使系统具有灵活的权限分配和安全的控制方式。对开源资源不控制访问权限,公司级资源库起到远程代理功能。多级资源库体系结构如图1所示。

    时间:2019-01-10 关键词: 平台 嵌入式处理器 复用 资源库 arms

  • 基于ARM的AdHoc网络平台的实现

    基于ARM的AdHoc网络平台的实现

    功能概述由于Ad Hoc网络无中心、动态拓扑等特点,它需要各个节点都具有路由转发功能。本文开发的Ad Hoc网络节点通过在ARM平台上移植路由协议而实现了数据包转发功能。图1 节点转发以图1所示的网络进行功能示意,其中A、B、D是普通的移动电脑终端,C是本文开发的ARM平台。A和D是通信的端点,D不在A的一跳范围之内(A的覆盖范围如图中虚线所示)。假设开始时B成为了A和D的中继节点,完成A、D之间的数据转发功能。当B节点出现故障时,C能自动代替B成为新的中继节点,维持A、D之间的通信。该ARM平台除了路由协议以外,同时完成了ftp、iptables等工具的移植,还可以继续增添语音、视频等服务。硬件平台以处理器为核心,无线网卡收到数据包后交给上层处理,需要发出的数据包也由处理器控制无线网卡来发出。当然SDRAM、闪存、电源这些模块也是系统不可缺少的。本文采用ARM920T为内核的三星处理器S3C2410A。S3C2410A 是32位低功耗RISC处理器,同时支持Thumb 16位压缩指令集,其工作频率为203MHz。S3C2410A有292个管脚,集成了许多片上功能,例如以太网控制器、UART控制器、可编程I/O口及中断控制器等。考虑到接口体积,该平台选用USB接口的华硕WL-167g无线网卡,提供无线通信功能。硬件平台设计结构如图2所示。图2 硬件平台结构图在硬件调试中一个应该注意的问题就是S3C2410A的nWait引脚在不使用时应接上拉电阻,否则系统在启动模式时将不能正常启动。软件平台vivi是韩国MIZI公司开发的Bootloader,适用于ARM9处理器,其作用是初始化硬件设备、建立内存空间的映射图,从而将系统的软硬件环境设置成一个合适的状态,以便为运行操作系统准备正确的环境。引导程序执行完后会将控制权交给内核(zImage),内核是操作系统的核心,内核需要的各种配置文件、数据及上层软件都存放在根文件系统之中。整个软件平台的结构如图3所示。图3 软件平台示意图内核镜像的生成这里不赘述内核生成方法,需要注意此过程容易遇到三类错误:一是编译出错,应该检查库文件是否齐全,另外gcc版本太高也会导致编译错误,重新安装低版本gcc后即可解决;二是内核配置应将Default kernel command string设置为noinitrd root=/dev/mtdblock3 console=ttySAC0,115200 init=/linuxrc,“console=ttySAC0,115200”使内核启动期间的信息全部输出到串口0上,波特率为115200,“mtdblock3”代表第4个Nand闪存分区,该分区为根文件系统,init是指定启动脚本,“init=/linuxrc”表示启动初始化文件位置;三是应该在drivers/mtd/nand/s3c2410.c中,设置NAND_ECC_SOFT = NAND_ECC_NONE,这样就关闭了ECC校验。因为内核是通过vivi写到Nand闪存中的,vivi使用的软件ECC算法与内核中校验算法不同。无线网卡驱动的移植本文使用华硕USB无线网卡WL-167g,其网卡驱动是rt73。移植步骤如下:a、下载RT73_Linux_STA_Drv1.0.4.0.tar.gz,解压后生成Module和WPA_Supplicant两个目录,将目录Module中的所有文件都拷贝到内核源码包drivers/usb/net/rt73下,修改Makefile如下编译选项:KDIR := path/linux-2.6.18path为内核源码包所在路径。b、由于要在内核源码包里进行交叉编译,所以修改linux-2.6.18 /drivers/usb/net/Kconfig,加入以下内容:config RT73tristate“support for rt73 wireless usb device”depends on USB && NET && USB_USBNETc、修改drivers/usb/net/Makefile,加入rt73的编译项:obj-$(CONFIG_RT73)+= rt73d、对内核重新进行配置,将配置界面中新增的“support for rt73 wireless usb device”选为模块。e、make modules在drivers/usb/net/rt73目录下生成rt73.ko驱动文件,将rt73.ko放到根文件系统中,再烧写到ARM板上无线网卡即可正常工作。f、无线网卡的配置无线网卡有managed、Ad-hoc两种模式。managed模式称为基础设施模式,又称接入点模式;Ad-hoc模式称为点对点模式或无中心模式,用来在无线网卡之间进行一跳通信。Ad Hoc网络就是在Ad-hoc模式基础上通过网络协议使得该网络支持多跳通信,因此该模式的使用和性能对Ad Hoc网络的影响至关重要,以下是Ad-hoc模式配置方法,rausb0表示无线网卡:1)、ifconfig rausb0 10.0.1.1 up设置节点IP为10.0.1.1。2)、iwpriv rausb0 set AdhocOfdm=2设置rausb0为11g only模式,即54M速率模式,这是802.11g所能支持的最高速率。3)、iwconfig rausb0 channel 3设置信道为3。4)、iwconfig rausb0 mode ad-hoc essid bcnl设置网卡模式为ad-hoc,essid为“bcnl”。上述配置过程中使用的“iw”开头的命令都是无线工具集中的命令,其源码包是wireless_tools.29.tar.gz,经过交叉编译后即可使用。AODV路由协议的移植本文使用的代码是aodv-uu-0.9.5.tar.gz。AODV分为两个部分,一个是内核态模块kaodv.ko,一个是用户态模块aodvd。AODV主要部分工作在用户态,用于维护内核路由表。AODV需要内核支持,在内核配置时要选上netfilter选项。先编译内核态模块kaodv.ko,步骤如下:a、将aodv-uu-0.9.5/lnx目录的内容拷到内核源码包linux-2.6.18/net/ipv4/kaodv目录下,修改linux-2.6.18/net/ipv4/Kconfig,添加如下内容:config KAODV_UUtristate "support for aodv-uu adhoc routing protocol"b、在linux-2.6.18/net/ipv4/Makefile末尾添加如下的编译选项:obj-$(CONFIG_KAODV_UU) += kaodv/c、make menuconfig,找到如下的目录项:Networking --->[*] Networking support Networking options --->support for aodv-uu adhoc routing protocol选为模块编译。d、make modules将生成kaodv.ko。以下介绍用户态aodvd编译:将aodv-uu-0.9.5/Makefile做适当修改,使其在交叉编译的环境下只编译用户态部分。将得到的kaodv.ko和aodvd拷贝到根文件系统中,再烧写到ARM板上。insmod kaodv.ko./ aodvd这样aodv协议就运行起来了。在协议移植中有两点需要注意:一是Makefile中ARM_CCFLAGS=-mbig-endian应该注释掉,否则运行时会产生大小端混乱的问题;二是将kaodv.ko和aodvd分开编译,因为同时编译时总是提示编译器缺少文件,甚至用其他交叉编译器依然不能解决问题,而这些错误大多是编译内核模块产生的。测试和结论为简单起见,本测试使用两个笔记本和一个ARM平台组建成Ad Hoc网络,如图4所示,A节点IP为10.0.1.1,B节点IP为10.0.1.2,C节点IP为10.0.1.3(经测试将ARM平台做通信端,A或C做中继,网络同样可以正常运行)。图4 测试拓扑示意图为了简单地实现C节点不在A节点一跳范围内,可以使用iptables实现过滤。在A节点执行:iptables –A INPUT –p ALL –m mac –mac-source C.mac –j DROP在C节点执行:iptables –A INPUT –p ALL –m mac –mac-source A.mac –j DROP以上的C.mac、A.mac是C和A的实际mac地址,这样A节点拒绝C发给它的数据包,C节点也拒绝A发给它的数据包,保证二者一跳不可达。在C节点ping -R 10.0.1.1,链路不通,说明过滤成功,B没有进行数据包转发。在各节点上运行AODV后,在C节点ping -R 10.0.1.1,结果如图5所示。图5 测试结果可见,B正确地进行了数据包转发,AODV协议正常运行,ARM平台成功运行。在A节点执行lftp 10.0.1.3,并下载普通文件。这样数据包由中间的ARM平台B转发,下载完成后,查看C节点的日志文件/var/log/vsftpd.log,发现上传和下载的速率基本相同,有将近700kBps的速率,达到5.4Mbps的速率。粗略估算聚合物电池供电能使ARM平台稳定运行8小时。通过以上测试,搭建一个Ad Hoc网络的ARM平台的目标已经达到。通过对有多个ARM平台的Ad Hoc网络进行测试,发现当某节点感知无线信号很弱时,无线网卡的essid存在自动变化的情况。

    时间:2019-01-10 关键词: 网络 ARM 平台 嵌入式处理器 adhoc

  • 英特尔宣称不放弃MeeGo平台 继续收购软件公司

    英特尔周四表示,尽管诺基亚已经转投微软怀抱,但该公司仍将“全神贯注”于MeeGo手机操作系统。 英特尔系统软件业务部门总经理道格·费舍尔(Doug Fisher)拒绝对三星有可能收购MeeGo的猜测发表评论。他说:“我只能谈谈正在发生的事情。” 但他表示,英特尔将继续致力于MeeGo系统的研发,并希望找到新的合作伙伴。他说:“我们非常愿意与公司合作,共同开发新一代开放平台。” 费舍尔称,英特尔已经意识到,如果希望让自己的处理芯片在迅速发展的手机和云计算市场中占据较大份额,那么就需要在软件领域有所建树。他说:“我们已经意识到软件方面的迫切需求。” 英特尔去年宣布,将联手诺基亚研发MeeGo系统。然后,诺基亚今年2月转投微软Windows 平台,MeeGo的前景令人担忧。 除手机操作系统外,英特尔在软件领域也十分活跃。该公司不仅收购了安全软件厂商McAfee,还在图形渲染和开发工具领域展开多次小规模收购。费舍尔说:“我们将继续围绕软件进行收购。” 费舍尔还表示,英特尔需要确保包括Windows、和Android在内的各种操作系统针对其硬件进行优化。另一方面,该公司与开发人员紧密合作,提供必要工具,以发挥多线程、多核心架构的优势。

    时间:2019-01-09 关键词: 软件公司 英特尔 平台 嵌入式处理器 不放弃

  • 基于ARM的毫米波天线自动对准平台设计                          .

    基于ARM的毫米波天线自动对准平台设计 .

    在毫米波中继通信设备中,为提高对准精度,缩短对准时间,满足快速反应的要求,并结合毫米波波瓣窄,方向性强的特点,创造性地提出了毫米波天线自动对准平台系统的设计方案。在天线对准过程中,将复杂的的空间搜索转换成两个简单的水平和垂直搜索,简化了搜索控制算法。采用基于ARM 的32 位微处理器LPC2294 进行控制,用步进电机驱动平台和毫米波设备转动,实现毫米波通信设备的快速准确对准。毫米波中继通信设备在国内还处于研发改进阶段,所以该对准平台系统具有极大的参考意义。毫米波作为一项尖端学科在中继通信方面发挥着越来越重要的作用。但毫米波波瓣窄,方向性强,导致天线对准困难,存在对通时间长,甚至难以对准的问题,不能满足快速反应的要求。因此,需要一种高效的毫米波天线自动对准装置来提高天线架装与对准速度,缩短天线架装与对准时间,以适应快速准确通信的需要。本文从多任务处理和可靠性等角度出发,提出了一种基于ARM7 的32 位微处理器LPC2294 和实时多任务操作系统uC/ OS-Ⅱ步进电机控制平台的方法,将毫米波通信设备架装在平台系统上,从而使毫米波通信设备通过平台的转动快速对准。1 系统工作原理在随机状态下,通信设备中两个天线的轴线一般位于不同的平面内,故天线对准实际上是一个较复杂的空间搜索问题。从天线轴线在两正交平面( 方位平面和俯仰平面) 内的投影可以看出,只要分别在方位面和俯仰面内调整即可将两天线对准。这种调整方式将空间搜索转换成两个简单的水平和垂直面搜索,可以简化搜索控制算法。天线对准时,两天线的方位指向误差较大,而俯仰指向误差不会太大。故可先实现方位对准,然后调整俯仰指向,实现两个天线的完全对准。基于上述特点,将天线安装在内框的俯仰平面上,如图1 所示。实际使用时,通信设备通过平台架装在天线升降器上,最高可以距地面10 m,并可以根据需要升降。采用单轴步进式跟踪方案,俯仰方向和水平方向的转动共用一个电机,通过继电器进行切换。根据平台的转动规律,在ARM 控制器中,编程实现间歇式发送脉冲,由电机驱动器放大脉冲,从而驱动步进电机,最后由机械装置转动平台以及与其相连的通信设备,完成对毫米波通信设备间方向的搜索与对准。图1 平台结构示意图2 系统硬件构成该平台对准系统主要由平台控制板、电机驱动器、步进电机、机械传动装置和相关传感器( 罗盘和GPS)等组成。图2 给出了步进电动机的片外连接硬件结构框图。本文重点介绍其核心 ARM 控制部分。图2 平台控制板硬件结构框图2. 1 ARM 处理器简介ARM 的32 位体系结构被公认为业界领先的32 位嵌人式RISC 处理器结构。LPC2294 是飞利浦公司生产的32 位ARM7TDMI S 微处理器,具有低功耗、低价格、高性能的特点。2. 2 系统硬件结构设计平台控制板的ARM 处理器采用LPC2294,其驱动电路由SGS 公司推出的L297 和L298 集成芯片组合而成,驱动电路原理图如图3 所示。平台控制板还通过串口与磁罗盘和GPS 相连,用于采集所需的数据信息。显示控制单元仍然采用ARM 芯片LPC2294,它同时与键盘和液晶显示器相连,见图2。键盘用来输入己方和对方的坐标以及对平台系统控制命令的输入,液晶显示屏可显示站点坐标、电平信号强度和平台工作状态等,从而构造一个友好的人机交互界面。显示控制单元通过50 m 的电缆与平台系统相连,通过CAN 接口与平台控制板通信,当用户完成设置时通过CAN 接口将设置信息发送到平台控制器,同时显示控制单元还作为整套毫米波设备的基带控制单元的处理中心。图3 步进电机控制驱动器原理图3 软件设计由于系统功能复杂,为了增加程序功能,减少死机或者程序跑飞等情况,故考虑将uC/ OS-Ⅱ嵌人式实时多任务操作系统作为应用软件平台,把各个系统功能划分为不同的任务。由操作系统来完成任务的调度以及任务之间的同步和通信,用中断来处理实时性要求强的异步事件。3. 1 uC/ OS-Ⅱ的移植uC/ OS-Ⅱ是一种可移植、可固化、可裁剪及可剥夺的实时多任务内核( RTOS), 其绝大部分源码是用ANSI 的C 语言编写,可以方便地移植并支持多种类型的处理器。uC/ OS-Ⅱ的硬实时性以及低成本、易控制、小规模、高性能的特性,使其能满足工业中小型控制对可靠性、实时性以及多任务处理的要求。编写应用软件首先要移植uC/ OS-Ⅱ,移植对处理器有一定的要求。本设计采用的LPC2294 处理器以及开发工具ADS 1. 2 完全满足移植要求,可以进行移植。关于uC/ OS-Ⅱ移植的参考资料比较多,本文不再做详细讨论。3. 2 任务的划分与优先级的确定uC/ OS-Ⅱ属于抢占式实时操作系统,总是会使处于就绪状态中优先级最高的任务运行。它不支持时间片轮转调度,所以必须将系统功能合理分解为不同优先级的任务。任务的优先级由任务的重要性和实时性要求程度决定。划分系统任务的时候,还要考虑到低优先级的任务能有机会得到运行,否则系统将难以正常工作。因此建立六个任务进行调度,任务之间的通信方式及流程如图4 所示,分别如下:TaskMotorCt l:任务0,作为程序的主任务,实现初始化和电机控制功能;TaskCal:任务1,在电机转动过程中实时计算转动角度等相关参数;TaskPortScan:任务2,端口扫描任务,实现限位开关端口电平的监控功能;TaskU ART0Recv:任务3,串口0 磁罗盘数据的接收处理任务;TaskU ART 1Recv:任务4,串口1GPS 数据的接收处理任务;TaskCAN:任务5,CAN 接口数据收发处理。图4 任务之间关系及通信方式运行时有两种状态:( 1) 静止状态首先系统启动之后,进行初始化,然后等待磁罗盘接收信号有效,否则不能进入电机控制任务。在自动运行状态,此时平台处于静止状态,程序对接收到的串口数据进行计算处理后实时更新,并不停地向显示控制单元汇报天线与目标指向的夹角大小。( 2) 运动状态当有按键按下,显示控制单元通过中断的方式对其进行处理,然后通过CAN 总线向平台控制板发送控制命令。平台控制板根据控制命令确定转动方向并在转动过程中实时监测是否碰到限位开关。优先级的划分如下:TaskPortScan 优先级最高,因为平台的对准可能会顺时针或者逆时针连续转动,而限位开关能够使平台往某个方向的转动累计不超过一圈,以免引起平台内线的缠绕甚至扯断。因此当平台转动碰到限位开关时,优先级最高,以实时响应断电,并使平台反转,这里通过查询方式来检测是否碰到限位开关。然后就是任务TaskUART0Recv,在转动过程中都需要实时用到航向和俯仰等角度信息,因此实时准确地接收到此类信息显得非常重要。因为 TaskCAN 用于接收显示控制单元的控制命令,排在任务TaskUART0Recv后面。角度计算任务的优先级排在任务TaskCAN 的后面,根据任务TaskU ART 0Recv 传下来的角度原始数据以及其他相关信息,实时计算角度值,以确定平台转动的目标位置。虽然TaskMotorCtl 步进电机的控制任务重要,但是几乎全天候运行,如果优先级较高,会占用很多资源,导致其他任务无法进行,所以将其优先级排在靠后。最后是 TaskUART1Recv 任务,因为一般本方位置在实际对准中不会变化,所以其经纬度数据只需接收一次,其优先级排在最后。3. 3 应用程序流程利用LPC2294 系列的带操作系统的专用工程模板可大大减轻编程负担。模板包括LPC2294 系列微控制器的启动文件、头文件、分散加载描述文件等,利用这些文件,应用程序的编写就变得非常简单。应用程序流程如图5 所示。图5 应用程序流程图步进电机稳定工作时测得的控制脉冲信号波形如图6 所示。图6 示波器输出波形4 结 语根据毫米波通信设备的特点,创造性地设计了一个以毫米波天线自动对准平台系统为应用目标的基于ARM 微处理器LPC2294 的嵌入式实时控制系统。应用ARM 处理器丰富的片内外设和优越的性能提高了平台系统的对准精度和响应时间,利用 uC/ OS-Ⅱ提高系统的安全性和可靠性,简化多任务程序的设计。本自动对准平台系统已经应用于毫米波通信设备的样机对通通信中,进行了多次外场试验验证,系统运转平稳,对准精度高,架设时间短,从而大大缩短了毫米波通信设备的对准时间,获得用户的好评。

    时间:2019-01-09 关键词: 毫米波 天线 ARM 平台 嵌入式处理器

  • 以微控制器为中心的可配置平台是否主导FPGA使用?

    以微控制器为中心的可配置平台是否主导FPGA使用?

      众所周知,FPGA是通过逻辑组合来实现各种功能的器件,几乎可以进行任何类型的处理。过去五年间,为了突破传统的通信及网络等高端应用市场局限,将FPGA引入更为广阔的嵌入式领域,FPGA厂商已经开始尝试采用多核和硬件协处理加速技术。如今,随着技术的进步,很多芯片厂商开始采用硬核或软核CPU+FPGA的模式。  将FPGA装进集成两个Cortex-A9的微控制器中  从Power内核到Arm内核,赛灵思的转变已经完成。但是请注意,其最新的Zynq-7000 EPP(可扩展式处理平台)不仅仅是在FPGA中增加了一对硬核。Zynq-7000 EPP架构(图1)更像是一种集成了FPGA的多内核微控制器,而不是有多个硬核的FPGA。赛灵思的Zynq-7000 EPP系列芯片(图2)很好的强调了这点。全部4种EPP FPGA都采用相同的双内核微控制器。它们的区别表现在FPGA规模、与FPGA相关的接口数量、DSP模块等逻辑、PCI Express接口和高速串并转换器等方面。    赛灵思的作法并非唯一。事实上,Intel和Altera联合开发的E600C Atom也包含有40nm Arria II FPGA。Altera公司也有使用ARM硬核的计划。  由此可见,目前更大的问题是:向以微控制器为中心的可配置平台的发展趋势,是否会主导FPGA的使用。很多业内人士目前对此表示怀疑。软核在新的FPGA项目中已经占主要地位,但硬核通常更加高效,而且也更容易使用。  那么Zynq-7000微控制器中究竟有什么呢?首先它有一对800MHz的Cortex-A9 MPcore,这种内核除了双精度浮点单元外,还支持NEON SIMD。处理引擎的其它部分比较常见,有32KB的指令与数据缓存以及512KB的二级缓存。  Zynq-7000内有256KB的RAM,还可以通过内存控制器连接片外存储器,片外存储器类型支持DDR2/3、LPDDR2、QSPI、NOR和NAND闪存。系统甚至支持从QSPI器件安全启动。处理器可以装载FPGA配置信息。有个普通的AXI-4接口,用于链接FPGA。目前许多赛灵思和第三方IP都支持AXI-4接口。  模拟方面的支持没有作更多的扩展,但还是有一个16通道、双路12位ADC,处理速度可达1Msample/s。这种ADC还能访问片上传感器,并且同样受FPGA逻辑的控制。  Zynq-7000系列芯片有8个DMA通道,可支持ADC和其它通信外设,包括一对USB 2.0 OTG接口和两个三模千兆以太网接口,还有两个SD/SDIO、UART、CAN、I2C和SPI接口。  看起来这像是一个典型的高性能多内核微控制器,实际上确实如此。电源管理部分与其它平台相比,丝毫也不逊色。性能以每个内核为基础进行管理。FPGA支持时钟选通,但不能像微控制器或其它外设那样断电。  Zynq-7000系列芯片得到了赛灵思Platform Studio软件开发套件(SDK)中基于Eclipse开发环境的支持。其中的微控制器还得到了ARM Development Studio 5(DS-5)和ARM RealView Development Suite(RVDS)的支持。FPGA开发可以采用赛灵思的ISE Design。  Zynq-7000系列产品适用于广泛的应用。低端的Z-7010可以用于驾驶辅助任务或多功能打印机。Z-7020除此之外还可以支持LTE应用。Z-7030和Z-7040增加了高速串行接口,可访问PCI Express外设,因此是高端路由器的理想之选。所有Zynq-7000系列芯片还能用于航空和军事环境。  众所周知,FPGA是通过逻辑组合来实现各种功能的器件,几乎可以进行任何类型的处理。过去五年间,为了突破传统的通信及网络等高端应用市场局限,将FPGA引入更为广阔的嵌入式领域,FPGA厂商已经开始尝试采用多核和硬件协处理加速技术。如今,随着技术的进步,很多芯片厂商开始采用硬核或软核CPU+FPGA的模式。  将FPGA装进集成两个Cortex-A9的微控制器中  从Power内核到Arm内核,赛灵思的转变已经完成。但是请注意,其最新的Zynq-7000 EPP(可扩展式处理平台)不仅仅是在FPGA中增加了一对硬核。Zynq-7000 EPP架构(图1)更像是一种集成了FPGA的多内核微控制器,而不是有多个硬核的FPGA。赛灵思的Zynq-7000 EPP系列芯片(图2)很好的强调了这点。全部4种EPP FPGA都采用相同的双内核微控制器。它们的区别表现在FPGA规模、与FPGA相关的接口数量、DSP模块等逻辑、PCI Express接口和高速串并转换器等方面。    赛灵思的作法并非唯一。事实上,Intel和Altera联合开发的E600C Atom也包含有40nm Arria II FPGA。Altera公司也有使用ARM硬核的计划。  由此可见,目前更大的问题是:向以微控制器为中心的可配置平台的发展趋势,是否会主导FPGA的使用。很多业内人士目前对此表示怀疑。软核在新的FPGA项目中已经占主要地位,但硬核通常更加高效,而且也更容易使用。  那么Zynq-7000微控制器中究竟有什么呢?首先它有一对800MHz的Cortex-A9 MPcore,这种内核除了双精度浮点单元外,还支持NEON SIMD。处理引擎的其它部分比较常见,有32KB的指令与数据缓存以及512KB的二级缓存。  Zynq-7000内有256KB的RAM,还可以通过内存控制器连接片外存储器,片外存储器类型支持DDR2/3、LPDDR2、QSPI、NOR和NAND闪存。系统甚至支持从QSPI器件安全启动。处理器可以装载FPGA配置信息。有个普通的AXI-4接口,用于链接FPGA。目前许多赛灵思和第三方IP都支持AXI-4接口。  模拟方面的支持没有作更多的扩展,但还是有一个16通道、双路12位ADC,处理速度可达1Msample/s。这种ADC还能访问片上传感器,并且同样受FPGA逻辑的控制。  Zynq-7000系列芯片有8个DMA通道,可支持ADC和其它通信外设,包括一对USB 2.0 OTG接口和两个三模千兆以太网接口,还有两个SD/SDIO、UART、CAN、I2C和SPI接口。  看起来这像是一个典型的高性能多内核微控制器,实际上确实如此。电源管理部分与其它平台相比,丝毫也不逊色。性能以每个内核为基础进行管理。FPGA支持时钟选通,但不能像微控制器或其它外设那样断电。  Zynq-7000系列芯片得到了赛灵思Platform Studio软件开发套件(SDK)中基于Eclipse开发环境的支持。其中的微控制器还得到了ARM Development Studio 5(DS-5)和ARM RealView Development Suite(RVDS)的支持。FPGA开发可以采用赛灵思的ISE Design。  Zynq-7000系列产品适用于广泛的应用。低端的Z-7010可以用于驾驶辅助任务或多功能打印机。Z-7020除此之外还可以支持LTE应用。Z-7030和Z-7040增加了高速串行接口,可访问PCI Express外设,因此是高端路由器的理想之选。所有Zynq-7000系列芯片还能用于航空和军事环境。  FPGA和Atom混合的可配置平台  Intel的E600C是一种业界期待已久的Atom/FPGA混合产品,它将E600系统级芯片和Altera的中等规模40nm Arria II FPGA整合在一起。Intel的E600C(图1)包含全部E600元件,其中包括Intel高解晰度音频支持电路和集成的图形媒体加速器(GMA)。E600C的两个PCI Express串并转换器用来与FPGA通信,两个保留给片外连接,还有一个可以连接各种第三方中央控制器或Intel公司自己的EG20T平台控制器中心。  使用PCI Express使得E600可以成为控制FPGA的理想平台,因为带硬件PCI Express串并转换器的FPGA已经很常见。E600和E600C的区别主要有两点:首先,E600将所有功能都集成进了单个封装;其次,E600使用一对x1 PCI Express链路。FPGA和Atom之间的带宽加倍对许多应用来说都有重要的意义。  Atom和FPGA芯片被集成进了外形尺寸为37.5mm x 37.5mm、球间距为0.8mm的单个BGA封装中(图2)。可以通过引脚访问Arria的350个I/O和3.25GHz串并转换器端口。    Atom处理器的TDP与普通E600相同,范围从2.7W至3.6W。整合平台的TDP范围从4W至6W不等,取决于具体平台。Atom支持许多电源管理状态,但FPGA不支持。  Intel提供技术支持,但FPGA工具由Altera提供,其中包括Quartus II开发环境。FPGA架构支持传统Altera FPGA可以处理的所有IP,包括软核处理器,如Altera的NIOS II、Cortex-M1以及飞思卡尔的V1 ColdFire。Altera NIOS II开发工具可用于NIOS II软件的开发。Arm Cortex-M1和Freescale ColdFire也有许多合适的开发工具。现有的x86开发工具可以支持Atom。  E600C代表了Intel和Altera的革新方向。与Intel/Achronix在高性能的21nm FPGA上的合作相比,E600C这种组合是一种完全不同的合作方式。前者是一种使用Intel技术的独立FPGA,后者是将Altera硬件集成到Intel平台上。  总之,Atom和Arria II之间的配合是比较理想的。Arria II不像Stratix平台那样要超越Atom,Arria对PCI Express的支持也能很好地匹配Atom的功能。将标准FPGA平台连接到Atom有可能使这种配置比片外FPGA有更高的普及率。这种方法可以更好地简化对FPGA的支持,并从Atom提供标准接口。

    时间:2019-01-04 关键词: 微控制器 平台 中心 主导 嵌入式处理器

  • ST发布8位和32位微控制器技术平台

    意法半导体(ST)发布用于制造8位和32位微控制器的全新超低功耗技术平台的细节。新的技术平台将有助于新一代电子产品降低功耗,满足不断升级的能效标准的要求,延长驱动设备的工作时间。满足这些日益提高的标准需要全方位考虑微控制器的设计和制程技术,进行全面的最大限度的改进。  新平台采用130nm制程,意法半导体对这个平台进行了深度优化,逻辑功能采用超低漏电流晶体管,模拟功能采用低压晶体管,同时选用创新的低功耗嵌入式存储器、新的低压低功耗标准外设和创新的电源管理架构。这些改进技术合在一起可大幅降低动态和静态功耗,让未来的微控制器比目前市场上低功耗产品的性能功率比更大幅进步。  意法半导体将在2009年推出首批基于这个超低功耗平台的全新微控制器系列STM8L和STM32L,这两款产品将开启8位的STM8S和32位的STM32F两个超低功耗产品线,闪存动态功降至150μA/MHz,停止模式功耗最低300nA,且可以同时保存和寄存器的内容。STM8L产品的首批样品已经开始交付主要客户测试。  在这个新的技术平台内,优化的130nm数字晶体管的漏电流很小,可降低微控制器在正常工作模式以及节能模式下的电流消耗。此外,创新的低功耗嵌入式非易失性存储器可降低应用数据处理所需的功耗。改进的模拟晶体管的工作电压降至1.65V,使片上能够在低压电源下工作。通过采用低工作电压内核和4μs超高速低功耗状态唤醒等方法,电源管理架构可在全部模式下节省电能。最后,专用数字库和低功耗系统芯片(SoC)的新设计流程将有助于意法半导体扩大超低功耗微控制器的产品范围,为市场快速推出新器件。  其它更多的产品也将受益于新的8位和32位微控制器,包括报警系统、无线、触感模块和便携设备,如个人保健设备、手持、、设备、个人运动设备和手机。  STM8S和STM32F系列产品可解决开发人员对高效处理器架构的需求,具有低成本、低功耗和高设计灵活性的优点。这两个系列产品均使用先进的处理器内核,如STM32F系列的32-位ARM Cortex-M3处理器。为提高设计灵活性和软件再用性,两个系列产品共用标准的外设功能。每个系列中的现有产品的引脚相互兼容,这个优点让设计人员根据每一款设计,更加自由地优化引脚数量和外设。两个系列产品都充分利用了现有的节能技术,包括可节省电能的睡眠模式和待机模式、可降低时钟周期浪费的快速唤醒时间以及低电压工作。

    时间:2019-01-04 关键词: 微控制器 st 平台 技术 嵌入式处理器

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