英特爾PXA27X嵌入式處理器在導(dǎo)航設(shè)備中的應(yīng)用

PXA27X簡(jiǎn)介

Intel公司推出的基于Intel XScale內(nèi)核技術(shù)的新一代嵌入式微處理芯片PXA27x(開發(fā)代號(hào) Bulverde)系列產(chǎn)品處理器主頻高達(dá)624MHz，針對(duì)手持設(shè)備提供了非常豐富的功能接口，如LCD、音頻、SD/MMC、 CF、數(shù)碼相機(jī)接口、鍵盤等，如圖1所示。

圖1 PXA270功能模塊圖

除了強(qiáng)大的性能和豐富的功能接口，PXA270中采用了Wireless MMX和Speed Step 兩項(xiàng)Intel專有技術(shù)，使得PXA27x與其他同類芯片相比，在多媒體處理能力和功耗方面有著非常大的優(yōu)勢(shì)。作為Intel PXA27x處理器系列的補(bǔ)充，Intel還推出新的2700G多媒體加速器，提供先進(jìn)的視頻和圖像功能，以全幀速率欣賞全屏視頻而不會(huì)影響電池壽命。2700G多媒體加速器在VGA顯示器上提供DVD質(zhì)量的視頻播放功能，支持廣泛的視頻格式，如MPEG-2,MPEG-4和微軟視窗Media Video9。

方案需求

作為一種高科技產(chǎn)品，GPS以其強(qiáng)大的應(yīng)用性在民用方面得到了快速的發(fā)展。GPS汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是民用領(lǐng)域的主要應(yīng)用之一，可以通過(guò)接收衛(wèi)星信號(hào)，配合電子地圖數(shù)據(jù)，隨時(shí)掌握使用者自己所在的方位信息。除了車載，對(duì)此類設(shè)備的便攜性也有了更高的要求。 一般的常見的GPS手持/車載兩用導(dǎo)航設(shè)備規(guī)格如下：采用高性能的嵌入式處理器GPS模塊，并配置3.5英寸TFT LCD、觸摸屏、SD卡插座以及按鍵，提供音頻輸出，并內(nèi)置有平板天線及外部GPS天線接口。系統(tǒng)電源可以是外部+5V直流電源，無(wú)外部電源情況下使用內(nèi)部電池供電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

針對(duì)業(yè)界的強(qiáng)大需求，深圳億道電子技術(shù)有限公司基于最新的Intel PXA270嵌入式微處理器，結(jié)合市場(chǎng)需求，充分發(fā)揮芯片本身的性能/功能優(yōu)勢(shì)，完成了車載/便攜導(dǎo)航產(chǎn)品方案，推動(dòng)市場(chǎng)更快地推出性能更好，成本更低，更加富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品?；贗ntel PXA270的車載/便攜導(dǎo)航產(chǎn)品的整體框圖如圖2。

圖2 整體框圖 

PXA270最小系統(tǒng)

PXA270是Intel開發(fā)的高度集成的片上系統(tǒng)微處理器，結(jié)合了Intel XScale技術(shù)，具有動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整、動(dòng)態(tài)頻率調(diào)整以及成熟的電源管理，提供工業(yè)界領(lǐng)先的MIPS/mW性能。PXA270處理器兼容ARM體系結(jié)構(gòu)V5TE。PXA270的具體型號(hào)采用FW(NH)PXA270C1E416，主頻416MHz，工作溫度范圍-40℃~85℃。

PXA270的存儲(chǔ)系統(tǒng)包括FLASH和SDRAM。FLASH容量為32MB，SDRAM容量為128MB。FLASH采用兩片Intel P30系列的PC28F128P30T85，單片容量為16MB，兩片合計(jì)32MB。該芯片工作環(huán)境溫度為-40℃~85℃。SDRAM采用兩片Micron MT48H16M32LFCJ-75IT。單片容量為512Mbit或64MB，兩片合計(jì)1024Mbit或128MB。該芯片為4M x 32 x 4Banks結(jié)構(gòu)，行地址13位，列地址9位，Bank地址2位，工作環(huán)境溫度為-40℃~85℃。

調(diào)試接口包括RS-232異步串行口及JTAG接口。設(shè)備的LCD采用3.5英寸液晶顯示屏，并配置相應(yīng)的觸摸屏。LCD采用三星的LTV350QV-F04模塊，320RGBx240像素，16.7M色，采用TMR技術(shù)；內(nèi)置了驅(qū)動(dòng)IC(S6F2002)，使得開發(fā)相當(dāng)簡(jiǎn)單；采用白光二極管背光，使得功耗很低，便于節(jié)能。模塊的工作溫度范圍為-20℃~60℃。

觸摸屏采用4線電阻式。觸摸屏的信號(hào)經(jīng)由UCB1400內(nèi)部的10-bit ADC轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)經(jīng)由PXA270讀取。觸摸屏的型號(hào)為T8450FG，工作溫度范圍是-20℃~60℃。

PXA270內(nèi)置有MMC/SD/SDIO卡控制器，支持MMC卡規(guī)范3.2、SD卡規(guī)范1.01、SDIO卡規(guī)范1.0，既支持一般讀寫方式，也支持SPI方式。MMC/SD/SDIO卡可用于固件的升級(jí)、地圖信息的存儲(chǔ)，方便擴(kuò)展。PXA270內(nèi)部集成了一個(gè)USB Client Rev1.1接口，支持12Mbps全速率傳輸；內(nèi)置有按鍵控制器，支持直接輸入按鍵和矩陣按鍵。

PXA270采用實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片RTC4513實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘，它由系統(tǒng)的鋰離子電池供電。PXA270通過(guò)串行總線設(shè)置和讀取RTC4513的時(shí)鐘信息，GPIO[116]提供片選信號(hào)，GPIO[117]提供時(shí)鐘信號(hào)，GPIO[118]提供雙向數(shù)據(jù)線信號(hào)。

GPS模塊REB-3310采用SiRF Star III芯片組，模塊提供商為RoyalTek。該模塊實(shí)現(xiàn)20個(gè)通道，支持NMEA-0183 V3.0協(xié)議，支持DGPS(WAAS/EGNOS/RTCM)，冷啟動(dòng)定位時(shí)間37s，熱啟動(dòng)定位時(shí)間1s，更新率為每秒1次，定位精度小于25米，最大速率514m/s，海拔高度最大18Km。其工作溫度范圍為-30℃~85℃。GPS模塊的UART port A(主通道)連接到PXA270的全功能串口(SD UART)，主要承載航行和測(cè)量的數(shù)據(jù)及軟件命令。GPS模塊的UART port B(輔助通道)連接到PXA270的BT UART，用于接收差分校正數(shù)據(jù)(DGPS模式)，用于提高定位精度。

設(shè)備采用外部+5V直流電源，并配有可充電鋰離子電池，在脫離外部電源的情況下可連續(xù)工作2個(gè)小時(shí)。外部+5V直流電源由專用適配器提供，它直接取自汽車上的電源。

美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司LP3971是為低功耗設(shè)備設(shè)計(jì)的電源管理芯片，其B版的缺省電壓范圍和上電時(shí)序控制適合PXA270的要求?？梢酝ㄟ^(guò)其I2C接口訪問(wèn)其內(nèi)部寄存器，調(diào)節(jié)工作模式、電壓等參數(shù)。其工作溫度范圍是-40℃~85℃。

電池的充電IC采用LM3658，可為4.2V鋰離子電池充電，支持外部直流電源充電和USB充電。在使用外部直流電源充電時(shí)，充電電流為50mA~1000mA；在使用USB充電時(shí)，充電電流為100mA或500mA。當(dāng)兩者同時(shí)存在時(shí)，外部直流電源充電優(yōu)先。電池電量的檢測(cè)使用AD轉(zhuǎn)換IC ADC081S101。

 
電源開關(guān)采用兩種方式：真正關(guān)電和讓PXA270進(jìn)入深度休眠。真正關(guān)電方式是在用戶長(zhǎng)期不用的情況下才使用的，方式是采用一個(gè)撥動(dòng)開關(guān)直接接通或關(guān)斷LM3658的輸入電壓。接通時(shí)，PXA270進(jìn)入上電復(fù)位時(shí)序，開始工作；關(guān)斷時(shí)，系統(tǒng)除充電電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘部分外被徹底關(guān)閉。第二種方式是讓PXA270進(jìn)入深度休眠，關(guān)機(jī)即是PXA270進(jìn)入深度休眠狀態(tài)。此時(shí)電源管理IC LM3971的輸入存在，但只提供LDO_RTC這一組輸出給PXA270的VCC_BATT，其他幾組都被關(guān)閉，此時(shí)PXA270只消耗0.1014mW的功率。

結(jié)語(yǔ)

以上基于Intel PXA270實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基本的車載/便攜是導(dǎo)航產(chǎn)品的方案，其實(shí)利用PXA270提供的強(qiáng)大功能，已經(jīng)包括PXA2700G圖形協(xié)處理器，方案配置可以更加靈活，比如添加車載攝像監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)多媒體處理中心的應(yīng)用等。更具體的情況請(qǐng)進(jìn)一步參考由深圳市億道電子技術(shù)有限公司推出的Liod/EELiod等參考設(shè)計(jì)平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)：
1.  “Intel Xscale PXA27x Developer Manual(280000-002)”，Intel Corp. 
2.  “Intel Xscale PXA27x Design Guide(280001-001)”，Intel Corp.
3.  “Liod Evluation Platform user's guide v1.0”，深圳市億道電子技術(shù)有限公司