基于單芯片處理器PR818S的媒體存儲盒系統(tǒng)設計
發(fā)布時間:2008/9/1 0:00:00 訪問次數(shù):497
媒體存儲盒(media storage box, msb)推出的時機,是根據(jù)現(xiàn)階段pmp(媒體播放器)產(chǎn)品發(fā)展的限制、應用缺點與營銷難處所建議的數(shù)字移動多媒體設備。
唯這類功能的商品化移動設備可整合的技術五花八門,發(fā)展與定位亦有很大的變化空間。以msb產(chǎn)品為例,當初設計構想即與pmp營銷定位脫鉤,而把自己定位于pmp的替代衍生性商品,即所謂“多媒體硬盤外接盒”來銷售。但就msb產(chǎn)品功能與規(guī)格而言,幾乎就是pmp的設計翻版,亦可說是pmp、個人視頻播放器(pvp)或mp4播放器等產(chǎn)品的前置技術發(fā)展平臺,這就是推出msb此類硬盤型移動設備最重要的技術挑戰(zhàn)與思考依據(jù)。
pr818s的開發(fā)平臺與相關重要器件
msb之所以選定矽瑪特公司(sigmatel)的單芯片處理器(soc)pr818s,在于其強大的技術優(yōu)越性:
圖1:a. 一方為主體的三態(tài)方式。b. 互為主體的方式。 c.電源切換方式。 d.利用開關緩沖器隔離二者。
1. 強大運算能力
pr818s為380ltfbga(小外形尺寸精細間距球柵陣列)包裝,封裝尺寸為16.5mil(w)×16.5mil(l),球柵間距為0.65mil,使用0.13微米cmos工藝,內(nèi)置arm922t 220mhz處理器。視頻編解碼包含mpeg-1、mpeg-2、mpeg-4均采用硬件化架構(hardwired),故在純?yōu)橐曨l運用時,arm922t處理器尚有90%的運算能力盈余。而此運算能力符合廣大嵌入式產(chǎn)品的需求,如v2oip電話(可視ip電話)、媒體網(wǎng)關、ip cam等,對照前面所述,msb可視為此類嵌入式產(chǎn)品發(fā)展的平臺。pr818s主要配合的操作系統(tǒng)為linux works公司提供的blue cat embedded 4.0 tool,其linux code內(nèi)核為ver.2.4.18。
2. 優(yōu)越的視頻質(zhì)量
pr818s采用mpeg4 asp的壓縮技術,其視頻質(zhì)量己接近h.264的質(zhì)量。分辨率可支持d1、ntsc 720×480、pal 720×576至30fps(幀每秒)。同時具有全雙功同步解碼/編碼能力,此能力對于實現(xiàn)預約錄像(時移功能)實在不可或缺,能支持jpeg亦為pr818s另一特點,可至16m像素分辨率作為圖像頭端的輸入。
圖2:pr818s芯片級系統(tǒng)結構功能框圖。
3. 低功耗
pr818s的核心運算電壓為1.2v,輸入/輸出為3.3v,芯片本身功耗只有350mw,msb系統(tǒng)功耗亦低于1w,為便攜式嵌入式產(chǎn)品發(fā)展的重要元素。
4. 多元的外接功能
i2s接口—用來連接音頻便解碼器。此處音頻便解碼器為wolfson公司的wm8978,內(nèi)置pll并能產(chǎn)生音頻時鐘至pr818s。
ccir656/601接口—用來連接視頻解碼器與視頻編碼器,此處分別采用ti公司的tvp5150與adi公司的adv7179,二者均為低功耗設計,其中adi7179內(nèi)部支持3個dac,可作為3種不同信號輸出。
ide接口—用來連接內(nèi)置硬盤,其2.5英寸兼容性在pr818s上測試良好。
mcu接口—用來連結以太網(wǎng),此處以太網(wǎng)控制芯片為asix公司的ax88796l,除了usb連結外,尋求在網(wǎng)絡上的儲存應用(network attached storage)。
圖3:基于pr818s的msb功能框圖
sd接口—sd存儲卡是用來將數(shù)碼相機內(nèi)容下載到pr818s中。
usb2.0接口—用來連結pc主機,此處使用來創(chuàng)惟公司(gensys)的gl811e。gl811e為高速usb2.0到ide的控制芯片,其有相當市占率與2.5英寸硬盤兼容能力。
硬件設計概念與設計突破
就msb整個硬件設計而言,主要有二大瓶頸需仔細考慮:
1. ide線路設計
創(chuàng)惟gl811e芯片與pr818s各為獨立個體,而且同一時間只能有一個可以工作,二者對hdd而言是相互并連,所以一般在應用上有四種方式:以一方為主體的三態(tài)方式,下拉另一方的復位信號來迫使它無法訪問hdd(圖1a);互為主體,一方工作時下拉另一方的復位信號(圖1b);以電源方式切換作法,使其一方有電源時,另一方無電源供給(圖1c);利用開關緩沖器(switch buffer)隔離二者(圖1d
一般市面上所采用的大部份為第一種模式,而此msb硬件采用第三種方式,但以技術應用而言硬件工程師樂意采用第四種。簡言之,各有其優(yōu)缺點。
2. 線路布局方面
整個電路板最難在于如何把pr818s內(nèi)圈線走出pr818s外,主要原因在于pr818s的球間距(0.65mil)過小,最大線寬5mil且過孔必須在四球正中心,所以布局設計工程師無人用5mil線去走pr818s內(nèi)圈線,當所有線拉出來后,一切均很容易了。
msb系統(tǒng)的規(guī)格
msb既然定位為pmp衍生性商品,其設計理想是像pmp一樣能提供“video-to-go”,只不過不能讓消費者“隨時隨地”欣賞影片,而是把影片從pvr或pc網(wǎng)絡上轉載下來,從計算機、監(jiān)視器或電視屏幕(車載屏幕等)上播放影片,但
媒體存儲盒(media storage box, msb)推出的時機,是根據(jù)現(xiàn)階段pmp(媒體播放器)產(chǎn)品發(fā)展的限制、應用缺點與營銷難處所建議的數(shù)字移動多媒體設備。
唯這類功能的商品化移動設備可整合的技術五花八門,發(fā)展與定位亦有很大的變化空間。以msb產(chǎn)品為例,當初設計構想即與pmp營銷定位脫鉤,而把自己定位于pmp的替代衍生性商品,即所謂“多媒體硬盤外接盒”來銷售。但就msb產(chǎn)品功能與規(guī)格而言,幾乎就是pmp的設計翻版,亦可說是pmp、個人視頻播放器(pvp)或mp4播放器等產(chǎn)品的前置技術發(fā)展平臺,這就是推出msb此類硬盤型移動設備最重要的技術挑戰(zhàn)與思考依據(jù)。
pr818s的開發(fā)平臺與相關重要器件
msb之所以選定矽瑪特公司(sigmatel)的單芯片處理器(soc)pr818s,在于其強大的技術優(yōu)越性:
圖1:a. 一方為主體的三態(tài)方式。b. 互為主體的方式。 c.電源切換方式。 d.利用開關緩沖器隔離二者。
1. 強大運算能力
pr818s為380ltfbga(小外形尺寸精細間距球柵陣列)包裝,封裝尺寸為16.5mil(w)×16.5mil(l),球柵間距為0.65mil,使用0.13微米cmos工藝,內(nèi)置arm922t 220mhz處理器。視頻編解碼包含mpeg-1、mpeg-2、mpeg-4均采用硬件化架構(hardwired),故在純?yōu)橐曨l運用時,arm922t處理器尚有90%的運算能力盈余。而此運算能力符合廣大嵌入式產(chǎn)品的需求,如v2oip電話(可視ip電話)、媒體網(wǎng)關、ip cam等,對照前面所述,msb可視為此類嵌入式產(chǎn)品發(fā)展的平臺。pr818s主要配合的操作系統(tǒng)為linux works公司提供的blue cat embedded 4.0 tool,其linux code內(nèi)核為ver.2.4.18。
2. 優(yōu)越的視頻質(zhì)量
pr818s采用mpeg4 asp的壓縮技術,其視頻質(zhì)量己接近h.264的質(zhì)量。分辨率可支持d1、ntsc 720×480、pal 720×576至30fps(幀每秒)。同時具有全雙功同步解碼/編碼能力,此能力對于實現(xiàn)預約錄像(時移功能)實在不可或缺,能支持jpeg亦為pr818s另一特點,可至16m像素分辨率作為圖像頭端的輸入。
圖2:pr818s芯片級系統(tǒng)結構功能框圖。
3. 低功耗
pr818s的核心運算電壓為1.2v,輸入/輸出為3.3v,芯片本身功耗只有350mw,msb系統(tǒng)功耗亦低于1w,為便攜式嵌入式產(chǎn)品發(fā)展的重要元素。
4. 多元的外接功能
i2s接口—用來連接音頻便解碼器。此處音頻便解碼器為wolfson公司的wm8978,內(nèi)置pll并能產(chǎn)生音頻時鐘至pr818s。
ccir656/601接口—用來連接視頻解碼器與視頻編碼器,此處分別采用ti公司的tvp5150與adi公司的adv7179,二者均為低功耗設計,其中adi7179內(nèi)部支持3個dac,可作為3種不同信號輸出。
ide接口—用來連接內(nèi)置硬盤,其2.5英寸兼容性在pr818s上測試良好。
mcu接口—用來連結以太網(wǎng),此處以太網(wǎng)控制芯片為asix公司的ax88796l,除了usb連結外,尋求在網(wǎng)絡上的儲存應用(network attached storage)。
圖3:基于pr818s的msb功能框圖
sd接口—sd存儲卡是用來將數(shù)碼相機內(nèi)容下載到pr818s中。
usb2.0接口—用來連結pc主機,此處使用來創(chuàng)惟公司(gensys)的gl811e。gl811e為高速usb2.0到ide的控制芯片,其有相當市占率與2.5英寸硬盤兼容能力。
硬件設計概念與設計突破
就msb整個硬件設計而言,主要有二大瓶頸需仔細考慮:
1. ide線路設計
創(chuàng)惟gl811e芯片與pr818s各為獨立個體,而且同一時間只能有一個可以工作,二者對hdd而言是相互并連,所以一般在應用上有四種方式:以一方為主體的三態(tài)方式,下拉另一方的復位信號來迫使它無法訪問hdd(圖1a);互為主體,一方工作時下拉另一方的復位信號(圖1b);以電源方式切換作法,使其一方有電源時,另一方無電源供給(圖1c);利用開關緩沖器(switch buffer)隔離二者(圖1d
一般市面上所采用的大部份為第一種模式,而此msb硬件采用第三種方式,但以技術應用而言硬件工程師樂意采用第四種。簡言之,各有其優(yōu)缺點。
2. 線路布局方面
整個電路板最難在于如何把pr818s內(nèi)圈線走出pr818s外,主要原因在于pr818s的球間距(0.65mil)過小,最大線寬5mil且過孔必須在四球正中心,所以布局設計工程師無人用5mil線去走pr818s內(nèi)圈線,當所有線拉出來后,一切均很容易了。
msb系統(tǒng)的規(guī)格
msb既然定位為pmp衍生性商品,其設計理想是像pmp一樣能提供“video-to-go”,只不過不能讓消費者“隨時隨地”欣賞影片,而是把影片從pvr或pc網(wǎng)絡上轉載下來,從計算機、監(jiān)視器或電視屏幕(車載屏幕等)上播放影片,但