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PLD开发便携式多媒体消费类设备

发布时间:2020-06-30 16:06:09 阅读: 来源:黄酒厂家

数据、语音和视频信息的数字化促进了消费类设备的统一。对相当多的消费者来说,Internet几乎随时可用,因此他们要求PC、PC外设、信息家电和其它消费类设备都具有Internet接入能力。推动对Internet接入需求的应用包括电子邮件、Internet购物、远程监视、MP3文件以及流式视频等。目前市场上有众多的称为信息家电的新消费类设备,而且还有更多的产品不断出现。消费类设备市场中变化最大的领域是便携式设备。

本文引用地址:像MP3播放机、机顶盒、PDA、数码相机、游戏机和数字录像机这样的信息家电正被消费者逐渐接受,并变得越来越普及。预计消费产品的下一波浪潮将会从以PC为中心的家庭,转变到以信息家电为中心的家庭。Dataquest预测世界信息家电的产量将会从1999年的180万台爆增到2003年的3.91亿台。IDC也预测,2001年美国信息家电的出货量为1850万台,而PC则仅有1570万台。

一些会影响到信息家电成功的因素有:增加信息家电提供的“服务”种类;一流的产品设计;品牌与成熟的销售渠道;关键的技术支持必须有所突破——宽带、无线、家庭网络;业界继续进行大量投资;新产品概念必须引起消费者的极大关注;由合作伙伴支持的低成本方案和价格适中的服务。

信息家电要获得市场接受必须满足的几个关键要求包括:普及性,可靠性,成本,速度,移动能力,服务质量(QoS),安全性,远程管理,方便易用。

虽然有许多不同类型的信息家电,但能够获得成功的信息家电必将是不仅能够进行电子邮件和Internet接入,而且还能够提供便携和无线连接能力。此类便携式家电的一些例子包括PDA、Internet浏览板(Web Tablet)以及汽车PC(GPS导航系统)。

手持PDA的应用包括:

·个人信息管理(PIM);

·数据收集;

·简化的数据处理功能,如用以备忘的文字处理;

·Internet接入。

预计世界PDA市场将由2000年的29亿美元增长到2004年的78亿美元。同时PDA出货量也将由2000年的900万台增长为2004年的3300多万台。PDA市场的主要发展趋势是增加功能和提供性能,包括:

·增加无线连接能力,如高速Internet接入及蓝牙;

·多媒体扩展,如彩色支持;

·语音识别能力;

·录音功能;

·采用闪速存储器和微型硬盘实现大容量存储;

·专用PDA产品,如针对在车上办公用户的PDA产品;

·自动同步。

加速PDA发展的市场因素包括企业的接受以及丰富的内容(电子邮件和Internet股票、新闻及天气信息)。Windows CE操作系统获得市场接受的速度较慢,在一定程度上阻碍了PDA的发展。

许多供应商开发的可以连至PDA的扩展模块可以提供一系列增强功能。此类已商品化或正在开发的模块的例子包括书籍和游戏;MP3播放机、数码相机和全球定位系统(GPS)接收机等消费应用;以及基于GSM标准的移动电话应用,提供Internet和内部网连接功能的无线调制解调器和双向寻呼机等。

PDA可归入手持PC(HPC)、掌上PC(PPC)、智能电话或手持仪器等四类产品中的任何一类。方便易用以及价格适中是推动消费者需求的两个关键因素。

Xilinx公司 CPLD(复杂可编程逻辑器件)是目前市面上功耗最低的CPLD之一,因此是PDA应用的选择之一。与CPU配合使用,这些CPLD器件提供了一个功耗极低的PDA解决方案。如图1所示,CPLD作为CPU的存储位址解码接口,允许CPU通过读取和写入寄存器内容来控制PDA的众多功能。这些寄存器提供了PDA系统内众多接口的控制和状态信息。CPLD提供了智能电池控制所需要的SMBus总线接口,与两个ADC和键盘通信的SPI接口,发射接收用的UART接口和一个IrDA或蓝牙接口。同时包含的PWM则可以用来控制蜂鸣器。由于CPLD是在系统(in-system)可编程的,因此可以在需要的时候对接口进行修改以支持必需的外设。

CPLD还可实现PDA系统的电源管理功能。由于CPLD的静态电流小于100mA,因此在PDA不活动时CPLD仍然可处于开启状态,从而监视接口的活动。这使CPU可以处于功耗最低的闲置模式,从而降低整个系统的功耗、延长PDA的电池寿命。当需要激活时,CPLD可以“唤醒”处于闲置状态的CPU,从而使PDA的功率效率达到最高。

网络浏览板(冰箱网络浏览板,网络手写板)是一种无线、便携式、低成本、方便易用的手写板消费信息设备,通常配有触摸屏做为用户接口。基于浏览器的接口简化和增强了Internet使用。网络浏览板是万维网终端的一种,包含两个单独的部分:

·内建于写字板形状的设备内的便携式LCD;

·连接至Internet的基站,通过模拟或宽带连接,收发来自浏览板的无线(RF)信号。

网络浏览板可用作Internet浏览、电子邮件、库存商品控制、订单输入系统等。网络浏览板利用射频接口(如蓝牙、HomeRF和无线局域网)接口,允许用户在离基站收发器一定距离的范围内进行操作。网络浏览板是网络冲浪、电子邮件、多媒体和电子书的工具,当然,一些网络浏览板还可配有硬盘并可用于更为复杂的应用,如医疗保健和教育。IDC预计到2003年时,全世界网络浏览板的出货量将超过1000万台。

对网络浏览板成为大众市场产品有影响的一些问题包括:

·高成本的无线技术和LCD显示器,导致严重的消费价位问题。如果原材料成本就有500美元,那么最终产品的价格就会超过799美元;

·网络板具有独特的价值,但只提供了万维网移动连接。这对推动产品在大众市场上的成功还是不够的;

·桌面和笔记本PC机削弱了网络浏览板所提供的独特价值;

·顶级消费电子和PC制造商还没有接受这一技术。

此类设备通常采用射频接口,使用户可在基站收发器的一定范围内操作。主要的用户接口是通过一个触摸屏LCD来实现的,它提供了一个消费者友好的简单的解决方案。

网络浏览板(图2)可以分成三个主要的部分:用户接口、处理和核心逻辑,以及射频通信。Xilinx FPGA提供了网络浏览板中的连接逻辑和接口控制;PLA结构提供的灵活性和引脚锁定优势使网络浏览板的并发设计成为可能。FPGA的功能主要是实现网络浏览板不同部分间的接口,转换总线协议将系统信息传送给微处理器。FPGA提供了与电池通信的SMBus接口,与EEPROM通信和从A/D转换器中获取数据的SPI接口,控制LCD屏幕对比度的PWM输出,以及实现与主处理器间的系统状态和命令信息传送所需要的主要接口总线(HIB)。其它任务包括按钮和LED接口,复位以及唤醒功能。FPGA提供的这一解决方案可以由一个低功耗微处理器来处理,但由于应用的多任务需求,微控制器的单线程特点将需要极高的时钟频率,从而将会大大增大系统功耗。在此应用中采用FPGA即提供了信号处理所需要的带宽,也使功耗保持在最低。

汽车娱乐在业界有几个不同的名字:汽车PC、远程信息技术、车轮上的万维网、汽车网络设备、智能传输系统(ITS)等等。

有人可能会有疑问,企业将计算和通信设施以及娱乐电子设备延伸到汽车中的动机何在?关键是因为目前在美国每年有100多万辆新注册的汽车。而且,美国人平均每天花在上班路上的时间超过82分钟,因此车上有提高生产力的巨大机会。此类设备的一些潜在应用包括通信、音乐点播、实时交通信息以及远程车辆维护。同时这也为汽车制造商提供了使自己的产品更有特色的能力,同时还可从按月的服务中获得营收。这也促进了利用GPS实现的移动商务、广告和市场推广活动,以及专业多媒体内容的传输,如股票、新闻、天气和体育等内容。

第一代汽车PC产品还需要改进。同时拥有成本以及未来的维护成本及服务费也太高。对行驶中的汽车来说还存在安全问题。不发达的无线基础设施仅能提供低速数据传输和点状的蜂窝覆盖。有几种代用产品,如蜂窝电话,同时利用无线PDA和寻呼机(手持式)提供的蜂窝服务也在增加。虽然几家企业达成了合作协议来开发产品,但在未来的几年里这仍将是一个小批量高端市场。GPS导航系统也提供了与汽车PC类似的功能。

Xilinx FPGA可提供LCD/LED驱动电路,并可用作运动控制。汽车业不断进化的众多标准,如AMI-C(汽车多媒体接口协作)、IDB(智能传输系统数据总线)-1394、CAN(控制器/汽车区域网络)、TTP(定时触发协议)、MOST(面向媒体的系统传输)以及蓝牙等,需要不同标准间的桥接。支持不同技术的消费产品也需要不同标准间的桥接。Xilinx FPGA是桥接不同网络和管理系统总线接口的理想解决方案。

无论是在家庭中、公共场所或企业中,网络技术都在试图简化我们的生活,并将不同的电器用网络连接起来。就我们讨论的便携式设备来说,无线网络技术是将不同的设备连接起来并提供Internet接入的最有效的方式。但是,能够提供无线网络的技术有多种,其中包括:IrDA、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11a、 HiperLAN2、HomeRF和蓝牙。下一代PDA、网络浏览板和移动导航系统将会通过一种或多种上面提到的技术提供无线连接能力。PDA将不再利用电缆与PC同步,而是采用蓝牙技术。

如果一个产品制造商要支持所有这些不同的标准,那么将需要很大的成本和精力来获取相关的技术,还要有相应的市场经验,实际上可能不必如此。其中一些技术可能在特定的地理区域更为流行,如HiperLAN2在欧洲比较流行,而IEEE 802.11a在美国应用更多。每种技术支持特定的系统接口,因此通常需要在不同的技术类型间进行桥接。虽然PCI是系统级的流行接口,但还有支持不同应用的很多接口(如PCI-X、 IEEE 1394、 USB)等。

可编程逻辑器件(PLD)还可为此类消费设备提供一个理想的解决方案,即简洁的图像视频控制器。在Xilinx FPGA中实现的IP核心包含几个功能模块:视频存储器访问模块、视频控制寄存器模块、时钟产生单元以及视频显示同步信号发生器。

简洁视频控制器IP的功能包括通过读视频存储器刷新图像,将读出的数据转换为显示接口可接受的数据流,产生显示器控制信号,同时提供主机(CPU)到视频存储器的访问。可靠的处理功能,如位块单元和字符发生器可以很方便地提供。用Xilinx低成本 FPGA提供的功能可帮助控制平板显示器,如不同的LCD技术(TNM、STNM、TFT和模拟RGB TFT),电致发光显示器和等离子体显示器。通过外部视频D/A转换器,针对Xilinx FPGA的IP还可控制CRT显示器,如VGA监视器,可控制黑白和高达256种颜色的彩色显示器。它可提供高达四级黑白灰度和256色彩色显示。■

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