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x86構架的SoC及STPC Atlas在AAEON HSB-440I的應用

x86構架的SoC及STPC Atlas在AAEON HSB-440I的應用

以網絡通信、軟件和微電子為主要標志的信息產業的飛速發展,既為我們提供了一個前所未有的發展機遇,也營造了一個難得的市場與產業環境。隨著電子工業中納米技術的突破,以往電子工程師們擅長的電路設備正在一步步被IC設計所取代。也正是由于這種小型化的趨勢,使得SoC(System on Chip)成為超大規模集成電路(VLSI)的發展趨勢和新世界集成電路的主流。 1、x86構架的SoC 對于計算機的核心—CPU來說,從應用的角度可將其分為主要的三類:x86 CPU、嵌入式CPU和其它高性能CPU。x86 CPU是指PC用的CPU,即x86體系結構的CPU,主要是Intel公司的CPU,也包括AMD和威盛(Cyrix)等公司與其兼容的CPU;嵌入式CPU是指應用了各種小型、專用信息設備里的CPU,主要是以低價格、低功耗為特征,著名的有ARM、MIPS等公司的CPU;其它高性能CPU是指用于于服務器和超級計算機中的高性能64位CPU,例如Alpha、UltraSparc、PowerPC等等。人們常說的“通用CPU”,一般是指x86 CPU。上述所謂“通用”或“專用”的分類都是不大嚴格的,例如ARM公司的CPU是“嵌入式CPU”,但它也非常通用;x86 CPU是“通用CPU”,但它也可以用在嵌入式設備上,而且現在x86 CPU的性能很高,在服務器上也有廣泛的應用。所以,這些分類都是相對的,只是在一定程序上反映這些CPU的特性。 SoC的出現,尤其是x86構架的SoC擴展了嵌入式系統應用領域,同時也推出了嵌入式操作系統和嵌入式軟件的發展,使得消費類電子產品的應用領域更加寬廣。 實際上,目前SoC已經成為整個IC技術發展的一個主要方向。現在,大家都在談論全球 PC市場發展速度的趨勢、談論所謂的“后PC時代”、談論信息家電。盡管2001年全球半導體產值將衰退20%以上,是半導體產業有史以來最大幅度的負增長,不過SoC技術的應用卻是有增無減。2000年約有40%的ASIC設計使用SoC技術,2001年有60%以上的ASIC設計使用SoC技術,顯然這并不是一個終結數字。
2、STPC 意法半導體公司(STMicroelectronics,簡稱ST)是最早充分認識到SoC技術對消費電子業意義的芯片制造廠商之一。正是由于ST具有敏銳的洞察力,當然不會放過兼容Intel x86 CPU的SoC市場。1995年,當ST的新風險組織(NVG)意識到越來越多的嵌入式應用需要構建PC結構的平臺,而ST也有能力和技術在單一芯片為用戶提供這樣的一個平臺時,STPC就誕生了。今天,STPC已經能夠提供從486到PII級的、整合了芯片集的x86構架的SoC。 STPC高度綜合的x86 PC兼容SoC芯片家族中的3個新設備是建立在0.25μm制程技術上的。該技術允許它們提供高度綜合、低能源消耗和低成本。它們是:STPC-ELITE、STPC-CUSTOMER II和STPC ATLAS。其共有的功能如下: ·64位、133MHz x86兼容的CPU; ·8KB L1高速緩存; ·轉移率為720MB/s的64位SDRAM內存控制器; ·PC兼容的DMA、中斷、定時控制器; ·ISA和PCI總線控制器; ·總線控制EIDE控制器; ·JTAG測試端口。 每種STPC設備的目標都有不同類型的應用。 ①STPC-ELITE。 STPC-ELITE增加的功能: ·16線通用I/O模塊。 ②STPC-CUSTOMER II。典型的應用是Web盒、可訪問Web的TV和TV機頂盒、Web DVD等。 STPC-Customer II增加的功能: ·帶有RAMDAC的VGA/SVGA兼容的圖形加速; ·PAL/NTSC TV視頻輸出接口; ·視頻輸入端口。 ③STPC ATLAS。帶有CRT或TFT LCD顯示的產品和終端的“上網產品/終端引擎”。典型的應用是Internet終端、瘦型客戶機終端。 STPC ATLAS增加的功能: ·帶有RAMDAC的VGA/SVGA兼容的圖形加速功能; ·TFT LCD顯示接口; ·視頻輸入端口; ·PS/2鍵盤和鼠標; ·PC兼容的雙串口和并行端口; ·雙USB主機集線器;
3、基于STPC ATLAS的設計應用 正是由于STPC為我們提供了設計PC構架的嵌入式系統的基礎,使得嵌入式應用能夠實現更多的功能。 下文介紹AAEON一款基于STPC ATLAS的半長工控主板的實現。該板卡可工作于各種環境中,通過DoC(Disk on Chip)或者CF卡來完成文件系統運行系統和應用程序。該設備的總體框圖如圖1所示。 一、系統: ·CPU:板載STPC Atlas 133MHz System-on-chip ·系統內存:板載64MB SDRAM ·芯片組:STPC Atlas System-on-chip ·I/O芯片組:Winbond W83977F ·以太網:Realtek 8139DL/8100BL, 10/100Base-Tx RJ-45接口x1, ·BIOS:AWARD 256KB FLASH ROM ·SSD:類型II CompactFlash插座x1,DiskOnChip支持到1GB ·擴展接口:ISA接口,PC/104接頭x1 ·工作溫度:32℉~140℉(0℃~60℃) 二、顯示: ·顯示:支持CRT/LCD同步顯示 ·芯片:STPC Atlas System-on-chip ·內存:共享內存最大可達4MB ·分辨率:CRT: 1024x768@16bpp色      LCD:800x600@18bpp色 ·LCD接口:支持18位TTL TFT LCD 三、I/O: ·MIO:EIDE x 1(PIO-Mode4 x 1), FDD x 1, 鍵盤+鼠標 x 1,RS-232 x 3 , RS-232/422/485 x 1, 并口 x 1 ·IrDA:一個IrDA Tx/Rx頭 ·USB:1個5 x 2針腳支持2個USB1.0端口 ·數字I/O:支持16入或者16出 四、特點及應用領域 由于該板卡提供的是一個較為便利的硬件平臺,體積小、結構簡單、功能強大、軟件適用性強。故具有相當的靈活性,即只需添加少量的設備就可適用于更多的領域。如: 銀行、證券等金融機構和公共網絡接入的柜臺、查詢等業務,同時也可作為網絡終端節點應用于工業控制領域和軍用領域,具有良好的市場前景。 綜上所述,SoC是未來IC的發展方向,尤其是x86構架的SoC更是為嵌入式系統的應用開辟了新的天地。它的發展將推動科學研究、科技發展,并且可以給我們帶來更多具備多樣化功能和多用途的產品。
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