一種新穎的多媒體SoC芯片—Virgine G2
芯片的結構
芯片的結構如圖1所示,主要由CPU、2D圖象加速器、音頻引擎及周邊外設組成。
32位微處理器EISC SE3208
Virgine G2芯片中內(nèi)嵌的EISC CPU:SE3208是該公司自主版權的32位CPU,內(nèi)含2路4Kbyte的Cache,最大頻率為45MHz。
EISC(可擴展的指令集的計算),基于RISC,使用精簡指令集,指令運行為單時鐘周期,但是它融合了CISC的優(yōu)點,代碼密度非常高,體積小,功能卻很強大,非常適用于作為嵌入式的MCU。
EISC CPU使用定長的16位指令,操作數(shù)可以靈活擴展為16位/32/64位,這是通過擴展寄存器和擴展指令實現(xiàn)的。
EISC CPU的程序代碼小,并且向上兼容,16位/32位/64位 EISC CPU的代碼可以通用,方便升級。
EISC CPU全部使用C/C++語言進行開發(fā)。
基于3D的2D圖形加速器
Virgine G2芯片的圖象加速器最高工作頻率為90MHz。
其CRT控制器支持NTSC/PAL及SVGA顯示,還支持和外部電視信號的疊加,每行最大1024個像素,16 bit彩色模式,支持紋理和實時貼圖、透明和a(半透明)變換、圖像旋轉和放大/縮小等等(見圖2)。
貼圖性能:每秒處理580個對象(測試條件是:80MHz工作頻率下,320×240顯示模式,256×256的紋理尺寸)。
最大外接視頻存儲器即frame memory:8M byte DRAM,最大外接紋理存儲器即texture memory:8M byte DRAM。因為DRAM的控制器已經(jīng)被做在Virgine G2 內(nèi)部,所以和DRAM芯片的接口很簡單。
貼圖原理與WINDOWS的DirectX兼容,簡介如下:
*在texture memory中(0X3800000 ---0X381FFFF)有128K byte的隊列,用于發(fā)出貼圖命令包。用戶開始將圖片(可支持BMP的各種格式)放在texture memory中的剩余空間(稍小于8M byte)
*每一個命令包有64 byte,因此共有2048個命令包,并且構成循環(huán)隊列。
*在frame memory中有前后緩沖區(qū),用戶設置好就不用管了。
*貼圖的過程如下:
① 命令包1,2,3,4,5……,將圖片貼在后緩沖區(qū)中,可以有覆蓋、透明、半透明方式,并可以縮放和旋轉,由圖象加速器自己合成一張整幅圖象,這時并不顯示。
② 執(zhí)行一條 FLIP 指令,前后緩沖區(qū)交換,圖象顯示出來,之前發(fā)出的命令包被舍棄。
③ 重復過程①和②,這樣就可以實現(xiàn)動畫的播放。該過程與WINDOWS的DirectX兼容,熟悉WINDOWS動畫的人使用起Virgine G2來非常方便。
音頻引擎
Virgine G2支持8/16位最大44.1K Hz 的PCM格式的聲音,在WINDOWS中即為Wav文件。聲音播放原理如下:
*有32個通道可以同時播放。對應32個寄存器組(分布在0x4800000-0x48003ff中),指明聲音的地址,播放方式。
*聲音數(shù)據(jù)一般放在frame memory或texture memory中除了圖象外的剩余空間,最大可用4M byte。
*播放長的聲音文件時可以采用中斷方式分段放。
*每一個通道可以分別設置左右聲道的音量,用2個通道就可以播放立體聲,即一個通道播放左聲道,另一個通道同時播放右聲道。
*每個通道可以設置音效,如回聲、混響、panning等等。
其余外設
作為SoC芯片,Virgine G2 將可能用到的外設盡量做在芯片內(nèi)部,大大簡化了外部電路的設計。它含有32個3.3/5V兼容的I/O口,DRAM控制器,2路DMA、4路定時器、2路串行通信口、看門狗、中斷控制器、PWM、PPM(脈寬測量)、2路光筆接口等,并內(nèi)建RAM DAC(直接輸出R、G、B信號,該芯片也可以輸出R、G、B數(shù)字量信號)和PLL電路(外部晶振只用14.318MHz)。
由于圖象加速器和音頻引擎是獨立工作的,CPU只負責對它們的控制,因此CPU在空閑的時間里還可以處理其他任務,如JPEG、MP3、MPEG-1以及其他測量控制任務等等。
開發(fā)手段
采用WINDOWS下的VIDE集成環(huán)境,使用C/C++語言,調用該公司提供的圖形/聲音庫即可。
仿真是采用在用戶目標板上內(nèi)建仿真器的方案,即在目標板上運行一個監(jiān)控程序,用一個串口和PC機通訊,就可以在PC機上調試應用程序。
應用介紹
下面以射擊/射箭運動模擬器為例介紹Virgine G2的應用,如圖3所示。系統(tǒng)方框圖如圖4所示。
在射擊/射箭運動中,用模擬槍上的光筆或箭靶上的傳感器來產(chǎn)生得分的原始數(shù)據(jù),Virgine G2收到這些數(shù)據(jù)后將其變換成分值顯示在電視或顯示器上,同時播放效果聲音。傳統(tǒng)的設計是用PC機加上顯示卡、聲卡來實現(xiàn),體積較大、造價高。采用Virgine G2后,可以省去PC機,減少了體積,降低成本。
除了在娛樂方面的應用外,Virgine G2還可以應用于嵌入式MIDI、FLASH動畫播放器、高檔儀器儀表的人機接口等等?!?/P>
參考文獻:
1. Virgine G2 datasheet, ADChips Co.,Ltd. 2001.
圖1 Virgine G2
圖2 旋轉
注:從texture memory中,可以剪切圖片的部分區(qū)域貼到屏幕上,并可以旋轉和縮放。
圖3 打靶
圖4 系統(tǒng)方框圖
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