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x86构架的SoC及STPC Atlas在AAEON HSB-440I的应用

x86构架的SoC及STPC Atlas在AAEON HSB-440I的应用

以网络通信、软件和微电子为主要标志的信息产业的飞速发展,既为我们提供了一个前所未有的发展机遇,也营造了一个难得的市场与产业环境。随着电子工业中纳米技术的突破,以往电子工程师们擅长的电路设备正在一步步被IC设计所取代。也正是由于这种小型化的趋势,使得SoC(System on Chip)成为超大规模集成电路(VLSI)的发展趋势和新世界集成电路的主流。 1、x86构架的SoC 对于计算机的核心—CPU来说,从应用的角度可将其分为主要的三类:x86 CPU、嵌入式CPU和其它高性能CPU。x86 CPU是指PC用的CPU,即x86体系结构的CPU,主要是Intel公司的CPU,也包括AMD和威盛(Cyrix)等公司与其兼容的CPU;嵌入式CPU是指应用了各种小型、专用信息设备里的CPU,主要是以低价格、低功耗为特征,著名的有ARM、MIPS等公司的CPU;其它高性能CPU是指用于于服务器和超级计算机中的高性能64位CPU,例如Alpha、UltraSparc、PowerPC等等。人们常说的“通用CPU”,一般是指x86 CPU。上述所谓“通用”或“专用”的分类都是不大严格的,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设备上,而且现在x86 CPU的性能很高,在服务器上也有广泛的应用。所以,这些分类都是相对的,只是在一定程序上反映这些CPU的特性。 SoC的出现,尤其是x86构架的SoC扩展了嵌入式系统应用领域,同时也推出了嵌入式操作系统和嵌入式软件的发展,使得消费类电子产品的应用领域更加宽广。 实际上,目前SoC已经成为整个IC技术发展的一个主要方向。现在,大家都在谈论全球 PC市场发展速度的趋势、谈论所谓的“后PC时代”、谈论信息家电。尽管2001年全球半导体产值将衰退20%以上,是半导体产业有史以来最大幅度的负增长,不过SoC技术的应用却是有增无减。2000年约有40%的ASIC设计使用SoC技术,2001年有60%以上的ASIC设计使用SoC技术,显然这并不是一个终结数字。
2、STPC 意法半导体公司(STMicroelectronics,简称ST)是最早充分认识到SoC技术对消费电子业意义的芯片制造厂商之一。正是由于ST具有敏锐的洞察力,当然不会放过兼容Intel x86 CPU的SoC市场。1995年,当ST的新风险组织(NVG)意识到越来越多的嵌入式应用需要构建PC结构的平台,而ST也有能力和技术在单一芯片为用户提供这样的一个平台时,STPC就诞生了。今天,STPC已经能够提供从486到PII级的、整合了芯片集的x86构架的SoC。 STPC高度综合的x86 PC兼容SoC芯片家族中的3个新设备是建立在0.25μm制程技术上的。该技术允许它们提供高度综合、低能源消耗和低成本。它们是: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高速缓存; ·转移率为720MB/s的64位SDRAM内存控制器; ·PC兼容的DMA、中断、定时控制器; ·ISA和PCI总线控制器; ·总线控制EIDE控制器; ·JTAG测试端口。 每种STPC设备的目标都有不同类型的应用。 ①STPC-ELITE。 STPC-ELITE增加的功能: ·16线通用I/O模块。 ②STPC-CUSTOMER II。典型的应用是Web盒、可访问Web的TV和TV机顶盒、Web DVD等。 STPC-Customer II增加的功能: ·带有RAMDAC的VGA/SVGA兼容的图形加速; ·PAL/NTSC TV视频输出接口; ·视频输入端口。 ③STPC ATLAS。带有CRT或TFT LCD显示的产品和终端的“上网产品/终端引擎”。典型的应用是Internet终端、瘦型客户机终端。 STPC ATLAS增加的功能: ·带有RAMDAC的VGA/SVGA兼容的图形加速功能; ·TFT LCD显示接口; ·视频输入端口; ·PS/2键盘和鼠标; ·PC兼容的双串口和并行端口; ·双USB主机集线器;
3、基于STPC ATLAS的设计应用 正是由于STPC为我们提供了设计PC构架的嵌入式系统的基础,使得嵌入式应用能够实现更多的功能。 下文介绍AAEON一款基于STPC ATLAS的半长工控主板的实现。该板卡可工作于各种环境中,通过DoC(Disk on Chip)或者CF卡来完成文件系统运行系统和应用程序。该设备的总体框图如图1所示。 一、系统: ·CPU:板载STPC Atlas 133MHz System-on-chip ·系统内存:板载64MB SDRAM ·芯片组:STPC Atlas System-on-chip ·I/O芯片组:Winbond W83977F ·以太网:Realtek 8139DL/8100BL, 10/100Base-Tx RJ-45接口x1, ·BIOS:AWARD 256KB FLASH ROM ·SSD:类型II CompactFlash插座x1,DiskOnChip支持到1GB ·扩展接口:ISA接口,PC/104接头x1 ·工作温度:32℉~140℉(0℃~60℃) 二、显示: ·显示:支持CRT/LCD同步显示 ·芯片:STPC Atlas System-on-chip ·内存:共享内存最大可达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, 键盘+鼠标 x 1,RS-232 x 3 , RS-232/422/485 x 1, 并口 x 1 ·IrDA:一个IrDA Tx/Rx头 ·USB:1个5 x 2针脚支持2个USB1.0端口 ·数字I/O:支持16入或者16出 四、特点及应用领域 由于该板卡提供的是一个较为便利的硬件平台,体积小、结构简单、功能强大、软件适用性强。故具有相当的灵活性,即只需添加少量的设备就可适用于更多的领域。如: 银行、证券等金融机构和公共网络接入的柜台、查询等业务,同时也可作为网络终端节点应用于工业控制领域和军用领域,具有良好的市场前景。 综上所述,SoC是未来IC的发展方向,尤其是x86构架的SoC更是为嵌入式系统的应用开辟了新的天地。它的发展将推动科学研究、科技发展,并且可以给我们带来更多具备多样化功能和多用途的产品。
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