新型圖形系統(tǒng)控制器技術(shù)原理及方案（富士通）

概要

富士通發(fā)布的新型圖形系統(tǒng)控制器產(chǎn)品是集合彩色顯示和視頻輸入及儀表控制等各種功能為一體的單一芯片解決方案，并且整合了“FR81S”這款高性能的CPU內(nèi)核。該系列產(chǎn)品可應(yīng)用于汽車儀表板，除支持彩色液晶顯示的MB91590系列外，富士通還推出了支持段型液晶顯示的MB91570系列。

圖1所示為系統(tǒng)架構(gòu)實例。

為保證研發(fā)人員順利地將這些產(chǎn)品運用于設(shè)計中，富士通提供開發(fā)環(huán)境套件，包括最新的一線式片上調(diào)試器(模擬器)和綜合開發(fā)環(huán)境SOFTUNEV6。此外富士通還提供StarterKit和樣本程序、圖形設(shè)計工具和圖形庫等，方便不具備該產(chǎn)品內(nèi)嵌的GDC相關(guān)知識的設(shè)計者，通過可視化測試顯示屏設(shè)計。

該系列產(chǎn)品在1個單塊芯片中，整合了世界級的高性能CPU內(nèi)核“FR81S”、獨特的Sprite圖形顯示控制器(GDC)、圖形顯示內(nèi)存(VRAM)、針對外部輸入圖像的視頻捕捉，以及CAN和LIN等通訊功能。新產(chǎn)品系列通過減少外圍電路降低了成本，縮小了芯片封裝體積。此外，由于減少了噪聲產(chǎn)生源的外部連接總線數(shù)量，削減了除噪聲組件，因而系統(tǒng)可以更低成本地實現(xiàn)高性能。

表1所示為主要開發(fā)工具，圖2所示為開發(fā)環(huán)境實例。

特點

圖形顯示控制器內(nèi)部集成了2D圖形渲染引擎

該系列產(chǎn)品針對汽車儀表板整合了許多顯示功能，包括內(nèi)部視頻內(nèi)存、線條描繪、區(qū)域復(fù)制等。它能對捕捉到的影像進行縮放，并可執(zhí)行90度旋轉(zhuǎn)。由于它能擴展與顯示串長編碼的圖像，因此能以較少的內(nèi)存容量來處理視頻數(shù)據(jù)。此外，視頻捕捉功能可接收數(shù)字YUB/RGB格式的視頻信號，并內(nèi)置一個NTSC譯碼器來處理模擬視頻內(nèi)容。

搭載高性能的新32位CPU內(nèi)核“FR81S”

該產(chǎn)品采用的CPU內(nèi)核FR81S在最大內(nèi)部工作頻率128MHz條件下運行。該產(chǎn)品CAN內(nèi)嵌式微控制器，可提供世界級的高速處理功能。此外，本產(chǎn)品還內(nèi)置進行過濾及高速圖像處理的單精度浮點單元，以及防止外部入侵存儲區(qū)的內(nèi)存保護單元。

內(nèi)置NOR型新閃存架構(gòu)

新產(chǎn)品內(nèi)置NOR型新閃存架構(gòu)(NewFlasharchitecture)，通過利用NOR型閃存高速和低功耗模式，實現(xiàn)程序的高速讀取，從而提高MCU處理能力。

圖3所示的概念圖中，針對各個Sprite可區(qū)分優(yōu)先級進行顯示。

特殊Sprite

圖4所示為特殊Sprite的功能概要。如圖所示。

線條描繪：可用于停車輔助系統(tǒng)，對倒車攝像頭的影像進行線條描繪，顯示點和線等小畫面時使用。

圖5所示為線條描繪實例。

串長編碼：由于視頻數(shù)據(jù)進行串長編碼，因此減少了視頻內(nèi)存的容量。

圖6所示為減少視頻內(nèi)存容量的實例。

針對汽車儀表板系統(tǒng)提供最佳的外圍功能

該產(chǎn)品內(nèi)置CR內(nèi)部共振器、硬件監(jiān)控器以及低電壓檢測電路等，能將所需的外圍組件數(shù)量減至最少。該產(chǎn)品針對汽車儀表板系統(tǒng)精選了各種外圍功能包括步進馬達控制器、調(diào)試訊號與發(fā)出警報用的聲音產(chǎn)生器、以及支持CAN與LIN的UART等，為支持車載網(wǎng)絡(luò)的控制功能，搭載了一個能儲存64條訊息的緩沖區(qū)。

低功耗功能

在待機等低功耗模式下，通過電源門控技術(shù)關(guān)斷處于非工作狀態(tài)電路的電源，從而實現(xiàn)低功耗(低漏電)。該產(chǎn)品搭載多個內(nèi)置穩(wěn)壓器，無需彩色液晶顯示，在低功耗模式下(配件開關(guān)OFF狀態(tài))，能夠僅對GDC電路進行單獨的電源關(guān)斷。

圖7所示為功能框圖(概要)。

針對采用段型液晶顯示汽車儀表板的產(chǎn)品

為了實現(xiàn)設(shè)計資源共享，針對采用段型液晶顯示的汽車儀表板，富士通推出兩款“MB91570系列”產(chǎn)品。

去除了GDC部分，該產(chǎn)品內(nèi)置LCD控制器，其他的外圍資源均與MB91590系列相同。因此，除了圖形功能外，這兩個系列產(chǎn)品的軟件資源也可共享，從而能夠降低開發(fā)成本。

小結(jié)

針對各種汽車儀表板的需要，富士通將繼續(xù)擴充產(chǎn)品陣容，并且會推出更多性能更佳的產(chǎn)品。希望用戶能夠一如既往的支持富士通。

圖8所示為面向汽車儀表板的32位微控制器開發(fā)路線圖。