富士通针对车载应用推出全新高性能图形系统控制器

时间:2011-06-21

 

  富士通株式会社(Fujitsū Kabushiki-gaisha)是一家日本公司,专门制作半导体、电脑(超级电脑、个人电脑、服务器)、通讯装置及服务,总部位于东京。1935年"富士通信机制造"成立,1954年,富士通研制出日本台电脑FACOM 100,1967年,公司的名字正式改为缩写Fujitsū(富士通)。今天,富士通雇用了大约158,000名员工以及在其子公司中雇用了500名员工,以合资富士通西门子(1999年成立)的形式恢复与西门子活跃的合作关系,该公司为欧洲的IT供应者,富士通及西门子各拥有一半控制权。富士通已经发展成为横跨半导体电子器件、计算机通讯平台设备、软件服务等三大领域的化综合性IT科技巨人。在充满着无限可能性和创造力的新型网络社会,富士通凭借丰富独特的专有技术以及完整的产品线,15万名雇员正在为60多个国家和地区的客户提供为完善的服务。

  概要

  富士通高性能图形系统控制器产品整合了"FR81S"这款高性能的CPU内核。针对车载应用,富士通推出了6款"MB91590系列"系统芯片,支持汽车仪表板(仪表面板)和车载HMI系统,将彩色显示、视频输入和仪表控制集成于单一芯片中。

  该系列产品可应用于汽车仪表板,除支持彩色液晶显示的MB91590系列外,富士通还推出了支持段型液晶显示的MB91570系列。由于以往的系统由图形显示控制器、控制用MCU和外部图形显示内存等部分组成,因此与以往系统相比,新产品系列通过减少外围电路降低了成本,缩小了芯片封装体积。

  该系列产品在1个单块芯片中,整合了的高性能CPU内核"FR81S"、独特的Sprite图形显示控制器(GDC)、图形显示内存(VRAM)、针对外部输入图像的视频捕捉,以及CAN和LIN等通讯功能。并且,由于减少了噪声产生源的外部连接总线数量,削减了除噪声组件,因而系统可以更低成本地实现高性能。

  图1所示为系统架构实例。

  

系统架构实例

 

  为保证研发人员顺利地将这些产品运用于设计中,富士通提供开发环境套件,包括的一线式片上调试器(模拟器)和综合开发环境SOFTUNEV6.此外富士通还提供StarterKit和样本程序、图形设计工具和图形库等,方便不具备该产品内嵌的GDC相关知识的设计者,通过可视化测试显示屏设计。

  表1所示为主要开发工具,图2所示为开发环境实例。

主要开发工具

开发环境实例

  特点

  搭载高性能的新32位CPU内核"FR81S"

  该产品采用的CPU内核FR81S在内部工作频率128MHz条件下运行。该产品CAN内嵌式微控制器,可提供的高速处理功能。此外,本产品还内置进行过滤及高速图像处理的单浮点单元,以及防止外部入侵存储区的内存保护单元。

  内置NOR型新闪存架构

  新产品内置NOR型新闪存架构(NewFlasharchitecture),通过利用NOR型闪存高速和低功耗模式,实现程序的高速读取,从而提高MCU处理能力。

  图形显示控制器内部集成了2D图形渲染引擎

  除了的Sprite技术,包括自动闪烁、移动、动态影像和防锯齿等,该系列产品还针对汽车仪表板整合了许多显示功能,包括内部视频内存、线条描绘、区域复制等。此外,视频捕捉功能可接收数字YUB/RGB格式的视频信号,并内置一个NTSC译码器来处理模拟视频内容。它能对捕捉到的影像进行缩放,并可执行90度旋转。由于它能扩展与显示串长编码的图像,因此能以较少的内存容量来处理视频数据。

  该产品视频显示功能有如下特点:

  Sprite技术

  该产品搭载Sprite引擎,可显示多达512个512×512点的Sprite图形。

  图3所示的概念图中,针对各个Sprite可区分优先级进行显示。

  特殊Sprite
 
区分优先级进行显示
 
 
  图4所示为特殊Sprite的功能概要。如图所示,闪烁(Blinking),移动(AutoMovement),动态影像(ImageSwitching)3种动作无需CPU的介入。
 
特殊Sprite的功能概要
  线条描绘可用于停车辅助系统,对倒车摄像头的影像进行线条描绘,显示点和线等小画面时使用。
 
  图5所示为线条描绘实例。
  
线条描绘实例
 
  串长编码由于视频数据进行串长编码,因此减少了视频内存的容量。
 
  图6所示为减少视频内存容量的实例。
  
减少视频内存容量的实例
 
 
  针对汽车仪表板系统提供的外围功能
 
  针对汽车仪表板系统,该产品精选了各种外围功能包括步进马达控制器、调试讯号与发出警报用的声音产生器、以及支持CAN与LIN的UART等,并搭载一个能储存64条讯息的缓冲区,适合支持车载网络的控制功能。此外,该产品内置CR内部共振器、硬件监控器以及低电压检测电路等,能将所需的外围组件数量减至少。
 
  图7所示为功能框图(概要)。
 
 
功能框图
 
 
  低功耗功能
 
  该产品搭载多个内置稳压器,无需彩色液晶显示,在低功耗模式下(配件开关OFF状态),能够仅对GDC电路进行单独的电源关断。在待机等低功耗模式下,通过电源门控技术关断处于非工作状态电路的电源,从而实现低功耗(低漏电)。
 
  针对采用段型液晶显示汽车仪表板的产品
 
  针对采用段型液晶显示的汽车仪表板,富士通为了实现设计资源共享,推出两款"MB91570系列"产品。它去除了GDC部分,内置LCD控制器,其他的外围资源均与MB91590系列相同。因此,除了图形功能外,这两个系列产品的软件资源也可共享,从而能够降低开发成本。
 
  小结
 
  富士通今后将针对各种汽车仪表板的需要(大画面、大容量、超级省电等),继续扩充产品阵容,不断推出性能更佳的产品。
 
  图8所示为面向汽车仪表板的32位微控制器开发路线图。
 
  
面向汽车仪表板的32位微控制器开发路线图
 
 

  
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