x86構(gòu)架的SoC及STPC Atlas在AAEON HSB-440I的應(yīng)用

分類：解決方案日期：2009-07-29 08:10:59 來源：廠商

以網(wǎng)絡(luò)通信、軟件和微電子為主要標(biāo)志的信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，既為我們提供了一個前所未有的發(fā)展機(jī)遇，也營造了一個難得的市場與產(chǎn)業(yè)環(huán)境。隨著電子工業(yè)中納米技術(shù)的突破，以往電子工程師們擅長的電路設(shè)備正在一步步被IC設(shè)計(jì)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(guī)模集成電路(VLSI)的發(fā)展趨勢和新世界集成電路的主流。

1 x86構(gòu)架的SoC

對于計(jì)算機(jī)的核心—CPU來說，從應(yīng)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(jié)構(gòu)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(yīng)用了各種小型、專用信息設(shè)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(wù)器和超級計(jì)算機(jī)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(yán)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(shè)備上，而且現(xiàn)在x86 CPU的性能很高，在服務(wù)器上也有廣泛的應(yīng)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(xiàn)，尤其是x86構(gòu)架的SoC擴(kuò)展了嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，同時也推出了嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式軟件的發(fā)展，使得消費(fèi)類電子產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域更加寬廣。
實(shí)際上，目前SoC已經(jīng)成為整個IC技術(shù)發(fā)展的一個主要方向。現(xiàn)在，大家都在談?wù)撊?PC市場發(fā)展速度的趨勢、談?wù)撍^的“后PC時代”、談?wù)撔畔⒓译姟１M管2001年全球半導(dǎo)體產(chǎn)值將衰退20%以上，是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)有史以來最大幅度的負(fù)增長，不過SoC技術(shù)的應(yīng)用卻是有增無減。2000年約有40%的ASIC設(shè)計(jì)使用SoC技術(shù)，2001年有60%以上的ASIC設(shè)計(jì)使用SoC技術(shù)，顯然這并不是一個終結(jié)數(shù)字。

2 STPC

意法半導(dǎo)體公司（STMicroelectronics，簡稱ST）是最早充分認(rèn)識到SoC技術(shù)對消費(fèi)電子業(yè)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(dāng)然不會放過兼容Intel x86 CPU的SoC市場。1995年，當(dāng)ST的新風(fēng)險組織（NVG）意識到越來越多的嵌入式應(yīng)用需要構(gòu)建PC結(jié)構(gòu)的平臺，而ST也有能力和技術(shù)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(jīng)能夠提供從486到PII級的、整合了芯片集的x86構(gòu)架的SoC。
STPC高度綜合的x86 PC兼容SoC芯片家族中的3個新設(shè)備是建立在0.25μm制程技術(shù)上的。該技術(shù)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(zhuǎn)移率為720MB/s的64位SDRAM內(nèi)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(shè)備的目標(biāo)都有不同類型的應(yīng)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(yīng)用是Web盒、可訪問Web的TV和TV機(jī)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(chǎn)品和終端的“上網(wǎng)產(chǎn)品/終端引擎”。典型的應(yīng)用是Internet終端、瘦型客戶機(jī)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(biāo)；
*PC兼容的雙串口和并行端口；
*雙USB主機(jī)集線器；

3 基于STPC ATLAS的設(shè)計(jì)應(yīng)用

正是由于STPC為我們提供了設(shè)計(jì)PC構(gòu)架的嵌入式系統(tǒng)的基礎(chǔ)，使得嵌入式應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)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(shí)現(xiàn)。該板卡可工作于各種環(huán)境中，通過DoC（Disk on Chip）或者CF卡來完成文件系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)和應(yīng)用程序。該設(shè)備的總體框圖如圖1所示。

一、系統(tǒng)：
·CPU：板載STPC Atlas 133MHz System-on-chip
·系統(tǒng)內(nèi)存：板載64MB SDRAM
·芯片組：STPC Atlas System-on-chip
·I/O芯片組：Winbond W83977F
·以太網(wǎng)：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(kuò)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(nèi)存：共享內(nèi)存最大可達(dá)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(biāo) 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(shù)字I/O：支持16入或者16出
四、特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)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(jié)構(gòu)簡單、功能強(qiáng)大、軟件適用性強(qiáng)。故具有相當(dāng)?shù)撵`活性，即只需添加少量的設(shè)備就可適用于更多的領(lǐng)域。如：
銀行、證券等金融機(jī)構(gòu)和公共網(wǎng)絡(luò)接入的柜臺、查詢等業(yè)務(wù)，同時也可作為網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域和軍用領(lǐng)域，具有良好的市場前景。