摘要：文中主要介紹了富士通的系統(tǒng)LSI芯片MB86R01的工作機制,，以及集成在單芯片上的ARM926EJ-S核心,，圖像顯示控制器(GDC)，車載通信功能,，各種媒體接口的功能特點,。該芯片可處理來自汽車導航器件或數(shù)字儀表板的數(shù)據(jù)和車載網(wǎng)絡的信息，以提高駕駛環(huán)境的舒適性,，同時實現(xiàn)高質量的圖像和視頻顯示,。
隨著汽車、通信,、信息電器,、醫(yī)療、軍事等行業(yè)的巨大的智能化需要,，嵌入式軟件及系統(tǒng)發(fā)展迅速,。微處理器從8位到16位、32位甚至64位,，從支持單一品種的CPU芯片到支持多品種的,，從單一內核到除了內核外還提供其它功能模塊。而且隨著硬件技術的不斷革新,，硬件平臺的處理能力不斷增強,，成本不斷下降，嵌入式軟件已成為產(chǎn)品的數(shù)字化改造,、智能化增值的關鍵性,、帶動性技術。因此,，開發(fā)一個集成化嵌入式控制,、高速數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡通信于一體，并提供友好的人機操作界面的硬件平臺和多種總線接口,，對于提高嵌入式系統(tǒng)可靠性,、組網(wǎng)靈活性意義重大。
據(jù)此,，本文介紹的MB86R01芯片,，將ARM926EJ-S核、2D／3D顯示,、車載通信功能,、各種應用接口集成到一個單芯片上,，集成度高，智能化強,。而且支持程序保護功能,，能夠防止非法讀取和篡改。
1 MB86R01的工作機制
MB86R01芯片是富士通推出的基于ARM926EJ-S內核的16／32位RISC嵌入式微處理器,，主要面向汽車導航儀和儀表盤,。ARM926EJ-S處理器具有完整的存儲器管理、高性能,、低晶粒尺寸以及低功耗等重要的多任務處理器應用,；支持32位的ARM和16位的Thumb指令集；支持ARM調試體系并包括支持硬件和軟件調試的邏輯,；擁有一條帶高速緩存(cached)的哈佛總線體系并提供一個完整的高性能處理器子系統(tǒng),，包括：
(1)一個ARM926EJ-S定點數(shù)(integer)內核；
(2)一個存儲器管理單元(MMU),；
(3)單獨的指令和數(shù)據(jù)AMBA AHB總線接口；
(4)單獨的指令和數(shù)據(jù)TCM接口,。
MB86R01內部結構比較復雜,，主要有ARM9核心、繪圖顯示控制器,、USB多媒體系統(tǒng)接口,、CAN控制器，以及硬盤接口IDE66(平行-ATA／ATA PI-5)等,。MB86R01內部結構如圖1所示,。
MB86R01提供了一套非常完整的通用系統(tǒng)的外圍設備，并且使整個系統(tǒng)的消耗最小,。而且它具有很多常用模塊,，因此不用再添加配置附加設備。片上集成的功能主要包括如下方面：
◇采用90nm工藝,；
◇內部內存控制器的工作頻率是320MHz,；
◇顯示分辨率：行業(yè)標準的顯示分辨率，從320*240到1024*768,；
◇具有EMT9和JTAG ICE接口,；
◇內置外部DDR2(頻率：166MHz／雙緣：333MHz)和內存接口，可支持高速運作功能,；
◇具有平行Flash／SRAM主機接口,；
◇具有平行ATA接口；
◇SD卡接口,；
◇CAN控制器接口,；
◇MediaLB接口,；
◇USB2．0多媒體系統(tǒng)接口；
◇I2C接口,；
◇I2S接口,；
◇SPI接口：
◇ADC接口；
◇PWM接口,；
◇GPIO接口,；
◇UART接口；
◇溫度范圍在-45～+85℃,；
◇功率損耗：1．5W,；
◇封裝：份子化合物塑料球柵封裝陣列484針(PBGA484)；
◇具有擴展外部總線,，支持軟件開發(fā)和硬件調試,。
1．1 圖像顯示控制器(GDC)
MB 86R01內部集成的圖像顯示控制器MB86296是32位，具有多種人機接口,，組合了汽車環(huán)境要求的多種功能,，其主要功能是在顯示豐富的圖像內容時控制LCD面板，其它功能包括視點導航,、模擬測量儀表與兩刷的實時顯示,，以及其它對主CPU工作不構成太大壓力的信息顯示。其內部集成的具體功能介紹如下：
(1)具有一個幾何引擎,，通過浮點運算可實現(xiàn)精確的數(shù)字化圖形處理,。
(2)具有RGB／YUV雙重視頻顯示及輸出，而且能進行視頻捕捉,，可存儲DVD及其它圖形存儲器中的數(shù)字視頻數(shù)據(jù),，視頻輸入的亮度、飽和度及對比度可通過編程控制,。
(3)具有雙重顯示功能,，即可在同一個屏幕上顯示視頻和圖像，來提供高清晰度的地圖或圖像,。
(4)支持6層重疊／α混合,，且6層顯示支持4個不同的彩色調色板，每個調色板提供256色,。所有層均提供24或16位分辨率直接彩色或8位分辨率的間接彩色,。而且顯示分辨率從320*240到1024*768。
(5)具有2D／3D作圖引擎,，兼容2D／3D顯卡(166MHz)功能,，除陰影、紋理、紋理映射等正規(guī)的3D繪圖以外,，硬件還支持最適用于地圖的“粗線”,、“虛線”、“斜線”,，與圖形保真功能組合使用能夠繪制出光滑漂亮的直線,，還有能夠根據(jù)進深繪制，簡單地表達交叉點和立體交叉,。
(6)提供200MHz至400MHz顯示點時鐘頻率,，控制器的額定值為1．8V、500mA和3．3V,、100mA,，與富士通所
有的圖形顯示控制器IC兼容，無需外部附加邏輯電路,，并可用于不同的主機CPU總線,。
(7)支持紋理映射(視頻材料)，最大映射單元到4096*4096,。
MB86296的內部結構如圖2所示,。
1．2 內置車載通信／媒體網(wǎng)絡用的多種外圍接口
在汽車電子方面，車載控制類系統(tǒng)和信息娛樂系統(tǒng)的合并正在加速,。作為車載通信類接口,，該器件內置了CAN、MediaLB,，作為多媒體類接口內置了USB，作為硬盤接口內置了IDE66(平行-ATA／ATAPI-5),，作為音頻接口內置了I2S等,，擁有各種各樣的外圍接口。本產(chǎn)品只用單芯片就能滿足從車載通信控制到多媒體處理的所有需求,。
1．3 支持程序保護功能
近年來,，汽車儀表盤的數(shù)字化正在加速，隨之出現(xiàn)了將保存基本軟件的Flash-ROM外置的趨勢,。因此需要采取防止非法讀取和篡改ROM代碼的對策,。MB86R01滿足了該需求，支持程序保護功能,，可以使用自己定義的密鑰加密的程序,。
2 帶操作系統(tǒng)應用
MB86R01芯片可以不帶操作系統(tǒng)應用，但是為了實現(xiàn)功能復雜的資源利用,，提高硬件功能利用效率,，簡化開發(fā)難度，并且達到實時、多線程工作,，需要采用實時嵌入式操作系統(tǒng),，如Linux，WinCE,，VxWorks,，UC／OS-II，QNX,，TRON等,。Linux和WinCE系統(tǒng)適用于多媒體、汽車導航和娛樂系統(tǒng),；對于VxWorks,，UC／OS-II，QNX,，TRON系統(tǒng),，基于啟動快，實時性強,，多用于汽車數(shù)字儀表顯示,。本人已經(jīng)成功的把UC／OS-II植入MB86R01中，實現(xiàn)了汽車數(shù)字化儀表的多任務實時顯示,。
3 結束語
富士通推出的MB86R01基于ARM9的芯片,，適用于汽車應用中的先進導航和視頻顯示，可做成汽車數(shù)字化虛擬儀表顯示,，用來代替現(xiàn)在汽車上普遍應用的機械式儀表,，而且向ARM9中移植操作系統(tǒng)后，可很容易的實現(xiàn)儀表的多線程多任務同時顯示,，如在顯示車速,、轉速、水溫,、油量等信息時,，同時播放音頻和視頻，雙屏幕顯示等,。嵌入式系統(tǒng)的高速發(fā)展勢必將不斷促進ARM技術的向前發(fā)展,。基于MB86R01強大的ARM內核,，體積小,，性能高，功耗小等優(yōu)點,，一定會有廣闊的發(fā)展前景,。