摘要：文中主要介紹了富士通的系統(tǒng)LSI芯片MB86R01的工作機(jī)制,，以及集成在單芯片上的ARM926EJ-S核心，圖像顯示控制器(GDC),，車載通信功能,，各種媒體接口的功能特點(diǎn)。該芯片可處理來自汽車導(dǎo)航器件或數(shù)字儀表板的數(shù)據(jù)和車載網(wǎng)絡(luò)的信息,，以提高駕駛環(huán)境的舒適性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的圖像和視頻顯示,。
隨著汽車,、通信、信息電器、醫(yī)療,、軍事等行業(yè)的巨大的智能化需要,，嵌入式軟件及系統(tǒng)發(fā)展迅速。微處理器從8位到16位,、32位甚至64位,，從支持單一品種的CPU芯片到支持多品種的，從單一內(nèi)核到除了內(nèi)核外還提供其它功能模塊,。而且隨著硬件技術(shù)的不斷革新,，硬件平臺(tái)的處理能力不斷增強(qiáng)，成本不斷下降,，嵌入式軟件已成為產(chǎn)品的數(shù)字化改造,、智能化增值的關(guān)鍵性、帶動(dòng)性技術(shù),。因此,，開發(fā)一個(gè)集成化嵌入式控制、高速數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡(luò)通信于一體,，并提供友好的人機(jī)操作界面的硬件平臺(tái)和多種總線接口,，對(duì)于提高嵌入式系統(tǒng)可靠性、組網(wǎng)靈活性意義重大,。
據(jù)此,，本文介紹的MB86R01芯片，將ARM926EJ-S核,、2D／3D顯示,、車載通信功能、各種應(yīng)用接口集成到一個(gè)單芯片上,，集成度高,，智能化強(qiáng)。而且支持程序保護(hù)功能,，能夠防止非法讀取和篡改,。
1 MB86R01的工作機(jī)制
MB86R01芯片是富士通推出的基于ARM926EJ-S內(nèi)核的16／32位RISC嵌入式微處理器，主要面向汽車導(dǎo)航儀和儀表盤,。ARM926EJ-S處理器具有完整的存儲(chǔ)器管理,、高性能、低晶粒尺寸以及低功耗等重要的多任務(wù)處理器應(yīng)用,；支持32位的ARM和16位的Thumb指令集,；支持ARM調(diào)試體系并包括支持硬件和軟件調(diào)試的邏輯；擁有一條帶高速緩存(cached)的哈佛總線體系并提供一個(gè)完整的高性能處理器子系統(tǒng),，包括：
(1)一個(gè)ARM926EJ-S定點(diǎn)數(shù)(integer)內(nèi)核,；
(2)一個(gè)存儲(chǔ)器管理單元(MMU)；
(3)單獨(dú)的指令和數(shù)據(jù)AMBA AHB總線接口；
(4)單獨(dú)的指令和數(shù)據(jù)TCM接口,。
MB86R01內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,，主要有ARM9核心、繪圖顯示控制器,、USB多媒體系統(tǒng)接口,、CAN控制器，以及硬盤接口IDE66(平行-ATA／ATA PI-5)等,。MB86R01內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示,。
MB86R01提供了一套非常完整的通用系統(tǒng)的外圍設(shè)備，并且使整個(gè)系統(tǒng)的消耗最小,。而且它具有很多常用模塊,，因此不用再添加配置附加設(shè)備。片上集成的功能主要包括如下方面：
◇采用90nm工藝,；
◇內(nèi)部內(nèi)存控制器的工作頻率是320MHz,；
◇顯示分辨率：行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的顯示分辨率，從320*240到1024*768,；
◇具有EMT9和JTAG ICE接口,；
◇內(nèi)置外部DDR2(頻率：166MHz／雙緣：333MHz)和內(nèi)存接口，可支持高速運(yùn)作功能,；
◇具有平行Flash／SRAM主機(jī)接口,；
◇具有平行ATA接口；
◇SD卡接口,；
◇CAN控制器接口,；
◇MediaLB接口；
◇USB2．0多媒體系統(tǒng)接口,；
◇I2C接口,；
◇I2S接口；
◇SPI接口：
◇ADC接口,；
◇PWM接口,；
◇GPIO接口；
◇UART接口,；
◇溫度范圍在-45～+85℃,；
◇功率損耗：1．5W；
◇封裝：份子化合物塑料球柵封裝陣列484針(PBGA484),；
◇具有擴(kuò)展外部總線,，支持軟件開發(fā)和硬件調(diào)試。
1．1 圖像顯示控制器(GDC)
MB 86R01內(nèi)部集成的圖像顯示控制器MB86296是32位,，具有多種人機(jī)接口,，組合了汽車環(huán)境要求的多種功能,，其主要功能是在顯示豐富的圖像內(nèi)容時(shí)控制LCD面板,，其它功能包括視點(diǎn)導(dǎo)航,、模擬測(cè)量儀表與兩刷的實(shí)時(shí)顯示，以及其它對(duì)主CPU工作不構(gòu)成太大壓力的信息顯示,。其內(nèi)部集成的具體功能介紹如下：
(1)具有一個(gè)幾何引擎,，通過浮點(diǎn)運(yùn)算可實(shí)現(xiàn)精確的數(shù)字化圖形處理。
(2)具有RGB／YUV雙重視頻顯示及輸出,，而且能進(jìn)行視頻捕捉,，可存儲(chǔ)DVD及其它圖形存儲(chǔ)器中的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，視頻輸入的亮度,、飽和度及對(duì)比度可通過編程控制,。
(3)具有雙重顯示功能，即可在同一個(gè)屏幕上顯示視頻和圖像,，來提供高清晰度的地圖或圖像,。
(4)支持6層重疊／α混合，且6層顯示支持4個(gè)不同的彩色調(diào)色板,，每個(gè)調(diào)色板提供256色,。所有層均提供24或16位分辨率直接彩色或8位分辨率的間接彩色。而且顯示分辨率從320*240到1024*768,。
(5)具有2D／3D作圖引擎,，兼容2D／3D顯卡(166MHz)功能，除陰影,、紋理,、紋理映射等正規(guī)的3D繪圖以外，硬件還支持最適用于地圖的“粗線”,、“虛線”,、“斜線”，與圖形保真功能組合使用能夠繪制出光滑漂亮的直線,，還有能夠根據(jù)進(jìn)深繪制,，簡單地表達(dá)交叉點(diǎn)和立體交叉。
(6)提供200MHz至400MHz顯示點(diǎn)時(shí)鐘頻率,，控制器的額定值為1．8V,、500mA和3．3V、100mA,，與富士通所
有的圖形顯示控制器IC兼容,，無需外部附加邏輯電路，并可用于不同的主機(jī)CPU總線,。
(7)支持紋理映射(視頻材料),，最大映射單元到4096*4096,。
MB86296的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。
1．2 內(nèi)置車載通信／媒體網(wǎng)絡(luò)用的多種外圍接口
在汽車電子方面,，車載控制類系統(tǒng)和信息娛樂系統(tǒng)的合并正在加速,。作為車載通信類接口，該器件內(nèi)置了CAN,、MediaLB,，作為多媒體類接口內(nèi)置了USB，作為硬盤接口內(nèi)置了IDE66(平行-ATA／ATAPI-5),，作為音頻接口內(nèi)置了I2S等,，擁有各種各樣的外圍接口。本產(chǎn)品只用單芯片就能滿足從車載通信控制到多媒體處理的所有需求,。
1．3 支持程序保護(hù)功能
近年來,，汽車儀表盤的數(shù)字化正在加速，隨之出現(xiàn)了將保存基本軟件的Flash-ROM外置的趨勢(shì),。因此需要采取防止非法讀取和篡改ROM代碼的對(duì)策,。MB86R01滿足了該需求，支持程序保護(hù)功能,，可以使用自己定義的密鑰加密的程序,。
2 帶操作系統(tǒng)應(yīng)用
MB86R01芯片可以不帶操作系統(tǒng)應(yīng)用，但是為了實(shí)現(xiàn)功能復(fù)雜的資源利用,，提高硬件功能利用效率,，簡化開發(fā)難度，并且達(dá)到實(shí)時(shí),、多線程工作,，需要采用實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，如Linux,，WinCE,，VxWorks，UC／OS-II,，QNX,，TRON等。Linux和WinCE系統(tǒng)適用于多媒體,、汽車導(dǎo)航和娛樂系統(tǒng),；對(duì)于VxWorks，UC／OS-II,，QNX,，TRON系統(tǒng)，基于啟動(dòng)快,，實(shí)時(shí)性強(qiáng),，多用于汽車數(shù)字儀表顯示,。本人已經(jīng)成功的把UC／OS-II植入MB86R01中，實(shí)現(xiàn)了汽車數(shù)字化儀表的多任務(wù)實(shí)時(shí)顯示,。
3 結(jié)束語
富士通推出的MB86R01基于ARM9的芯片,，適用于汽車應(yīng)用中的先進(jìn)導(dǎo)航和視頻顯示，可做成汽車數(shù)字化虛擬儀表顯示,，用來代替現(xiàn)在汽車上普遍應(yīng)用的機(jī)械式儀表,，而且向ARM9中移植操作系統(tǒng)后，可很容易的實(shí)現(xiàn)儀表的多線程多任務(wù)同時(shí)顯示,，如在顯示車速、轉(zhuǎn)速,、水溫,、油量等信息時(shí)，同時(shí)播放音頻和視頻,，雙屏幕顯示等,。嵌入式系統(tǒng)的高速發(fā)展勢(shì)必將不斷促進(jìn)ARM技術(shù)的向前發(fā)展?；贛B86R01強(qiáng)大的ARM內(nèi)核,，體積小，性能高,，功耗小等優(yōu)點(diǎn),，一定會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。