PLD開(kāi)發(fā)便攜式多媒體消費(fèi)類設(shè)備

數(shù)據(jù)、語(yǔ)音和視頻信息的數(shù)字化促進(jìn)了消費(fèi)類設(shè)備的統(tǒng)一。對(duì)相當(dāng)多的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，Internet幾乎隨時(shí)可用，因此他們要求PC、PC外設(shè)、信息家電和其它消費(fèi)類設(shè)備都具有Internet接入能力。推動(dòng)對(duì)Internet接入需求的應(yīng)用包括電子郵件、Internet購(gòu)物、遠(yuǎn)程監(jiān)視、MP3文件以及流式視頻等。目前市場(chǎng)上有眾多的稱為信息家電的新消費(fèi)類設(shè)備，而且還有更多的產(chǎn)品不斷出現(xiàn)。消費(fèi)類設(shè)備市場(chǎng)中變化最大的領(lǐng)域是便攜式設(shè)備。

像MP3播放機(jī)、機(jī)頂盒、PDA、數(shù)碼相機(jī)、游戲機(jī)和數(shù)字錄像機(jī)這樣的信息家電正被消費(fèi)者逐漸接受，并變得越來(lái)越普及。預(yù)計(jì)消費(fèi)產(chǎn)品的下一波浪潮將會(huì)從以PC為中心的家庭，轉(zhuǎn)變到以信息家電為中心的家庭。Dataquest預(yù)測(cè)世界信息家電的產(chǎn)量將會(huì)從1999年的180萬(wàn)臺(tái)爆增到2003年的3.91億臺(tái)。IDC也預(yù)測(cè)，2001年美國(guó)信息家電的出貨量為1850萬(wàn)臺(tái)，而PC則僅有1570萬(wàn)臺(tái)。

一些會(huì)影響到信息家電成功的因素有：增加信息家電提供的“服務(wù)”種類;一流的產(chǎn)品設(shè)計(jì);品牌與成熟的銷售渠道;關(guān)鍵的技術(shù)支持必須有所突破——寬帶、無(wú)線、家庭網(wǎng)絡(luò);業(yè)界繼續(xù)進(jìn)行大量投資;新產(chǎn)品概念必須引起消費(fèi)者的極大關(guān)注;由合作伙伴支持的低成本方案和價(jià)格適中的服務(wù)。

信息家電要獲得市場(chǎng)接受必須滿足的幾個(gè)關(guān)鍵要求包括：普及性，可靠性，成本，速度，移動(dòng)能力，服務(wù)質(zhì)量（QoS），安全性，遠(yuǎn)程管理，方便易用。

雖然有許多不同類型的信息家電，但能夠獲得成功的信息家電必將是不僅能夠進(jìn)行電子郵件和Internet接入，而且還能夠提供便攜和無(wú)線連接能力。此類便攜式家電的一些例子包括PDA、Internet瀏覽板(Web Tablet）以及汽車PC（GPS導(dǎo)航系統(tǒng)）。

手持PDA的應(yīng)用包括：

·個(gè)人信息管理（PIM）；

·數(shù)據(jù)收集；

·簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)處理功能，如用以備忘的文字處理；

·Internet接入。

預(yù)計(jì)世界PDA市場(chǎng)將由2000年的29億美元增長(zhǎng)到2004年的78億美元。同時(shí)PDA出貨量也將由2000年的900萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)為2004年的3300多萬(wàn)臺(tái)。PDA市場(chǎng)的主要發(fā)展趨勢(shì)是增加功能和提供性能，包括：

·增加無(wú)線連接能力，如高速Internet接入及藍(lán)牙；

·多媒體擴(kuò)展，如彩色支持；

·語(yǔ)音識(shí)別能力；

·錄音功能；

·采用閃速存儲(chǔ)器和微型硬盤(pán)實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)；

·專用PDA產(chǎn)品，如針對(duì)在車上辦公用戶的PDA產(chǎn)品；

·自動(dòng)同步。

加速PDA發(fā)展的市場(chǎng)因素包括企業(yè)的接受以及豐富的內(nèi)容（電子郵件和Internet股票、新聞及天氣信息）。Windows CE操作系統(tǒng)獲得市場(chǎng)接受的速度較慢，在一定程度上阻礙了PDA的發(fā)展。

許多供應(yīng)商開(kāi)發(fā)的可以連至PDA的擴(kuò)展模塊可以提供一系列增強(qiáng)功能。此類已商品化或正在開(kāi)發(fā)的模塊的例子包括書(shū)籍和游戲；MP3播放機(jī)、數(shù)碼相機(jī)和全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機(jī)等消費(fèi)應(yīng)用；以及基于GSM標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)電話應(yīng)用，提供Internet和內(nèi)部網(wǎng)連接功能的無(wú)線調(diào)制解調(diào)器和雙向?qū)ず魴C(jī)等。

PDA可歸入手持PC(HPC）、掌上PC(PPC）、智能電話或手持儀器等四類產(chǎn)品中的任何一類。方便易用以及價(jià)格適中是推動(dòng)消費(fèi)者需求的兩個(gè)關(guān)鍵因素。

Xilinx公司 CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）是目前市面上功耗最低的CPLD之一，因此是PDA應(yīng)用的選擇之一。與CPU配合使用，這些CPLD器件提供了一個(gè)功耗極低的PDA解決方案。如圖1所示，CPLD作為CPU的存儲(chǔ)位址解碼接口，允許CPU通過(guò)讀取和寫(xiě)入寄存器內(nèi)容來(lái)控制PDA的眾多功能。這些寄存器提供了PDA系統(tǒng)內(nèi)眾多接口的控制和狀態(tài)信息。CPLD提供了智能電池控制所需要的SMBus總線接口，與兩個(gè)ADC和鍵盤(pán)通信的SPI接口，發(fā)射接收用的UART接口和一個(gè)IrDA或藍(lán)牙接口。同時(shí)包含的PWM則可以用來(lái)控制蜂鳴器。由于CPLD是在系統(tǒng)（in-system）可編程的，因此可以在需要的時(shí)候?qū)涌谶M(jìn)行修改以支持必需的外設(shè)。

CPLD還可實(shí)現(xiàn)PDA系統(tǒng)的電源管理功能。由于CPLD的靜態(tài)電流小于100mA，因此在PDA不活動(dòng)時(shí)CPLD仍然可處于開(kāi)啟狀態(tài)，從而監(jiān)視接口的活動(dòng)。這使CPU可以處于功耗最低的閑置模式，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的功耗、延長(zhǎng)PDA的電池壽命。當(dāng)需要激活時(shí)，CPLD可以“喚醒”處于閑置狀態(tài)的CPU，從而使PDA的功率效率達(dá)到最高。

網(wǎng)絡(luò)瀏覽板(冰箱網(wǎng)絡(luò)瀏覽板，網(wǎng)絡(luò)手寫(xiě)板）是一種無(wú)線、便攜式、低成本、方便易用的手寫(xiě)板消費(fèi)信息設(shè)備，通常配有觸摸屏做為用戶接口?；跒g覽器的接口簡(jiǎn)化和增強(qiáng)了Internet使用。網(wǎng)絡(luò)瀏覽板是萬(wàn)維網(wǎng)終端的一種，包含兩個(gè)單獨(dú)的部分：

·內(nèi)建于寫(xiě)字板形狀的設(shè)備內(nèi)的便攜式LCD；

·連接至Internet的基站，通過(guò)模擬或?qū)拵нB接，收發(fā)來(lái)自瀏覽板的無(wú)線(RF)信號(hào)。

網(wǎng)絡(luò)瀏覽板可用作Internet瀏覽、電子郵件、庫(kù)存商品控制、訂單輸入系統(tǒng)等。網(wǎng)絡(luò)瀏覽板利用射頻接口(如藍(lán)牙、HomeRF和無(wú)線局域網(wǎng))接口，允許用戶在離基站收發(fā)器一定距離的范圍內(nèi)進(jìn)行操作。網(wǎng)絡(luò)瀏覽板是網(wǎng)絡(luò)沖浪、電子郵件、多媒體和電子書(shū)的工具，當(dāng)然，一些網(wǎng)絡(luò)瀏覽板還可配有硬盤(pán)并可用于更為復(fù)雜的應(yīng)用，如醫(yī)療保健和教育。IDC預(yù)計(jì)到2003年時(shí)，全世界網(wǎng)絡(luò)瀏覽板的出貨量將超過(guò)1000萬(wàn)臺(tái)。

對(duì)網(wǎng)絡(luò)瀏覽板成為大眾市場(chǎng)產(chǎn)品有影響的一些問(wèn)題包括：

·高成本的無(wú)線技術(shù)和LCD顯示器，導(dǎo)致嚴(yán)重的消費(fèi)價(jià)位問(wèn)題。如果原材料成本就有500美元，那么最終產(chǎn)品的價(jià)格就會(huì)超過(guò)799美元；

·網(wǎng)絡(luò)板具有獨(dú)特的價(jià)值，但只提供了萬(wàn)維網(wǎng)移動(dòng)連接。這對(duì)推動(dòng)產(chǎn)品在大眾市場(chǎng)上的成功還是不夠的；

·桌面和筆記本PC機(jī)削弱了網(wǎng)絡(luò)瀏覽板所提供的獨(dú)特價(jià)值；

·頂級(jí)消費(fèi)電子和PC制造商還沒(méi)有接受這一技術(shù)。

此類設(shè)備通常采用射頻接口，使用戶可在基站收發(fā)器的一定范圍內(nèi)操作。主要的用戶接口是通過(guò)一個(gè)觸摸屏LCD來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它提供了一個(gè)消費(fèi)者友好的簡(jiǎn)單的解決方案。

網(wǎng)絡(luò)瀏覽板(圖2)可以分成三個(gè)主要的部分：用戶接口、處理和核心邏輯，以及射頻通信。Xilinx FPGA提供了網(wǎng)絡(luò)瀏覽板中的連接邏輯和接口控制；PLA結(jié)構(gòu)提供的靈活性和引腳鎖定優(yōu)勢(shì)使網(wǎng)絡(luò)瀏覽板的并發(fā)設(shè)計(jì)成為可能。FPGA的功能主要是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽板不同部分間的接口，轉(zhuǎn)換總線協(xié)議將系統(tǒng)信息傳送給微處理器。FPGA提供了與電池通信的SMBus接口，與EEPROM通信和從A/D轉(zhuǎn)換器中獲取數(shù)據(jù)的SPI接口，控制LCD屏幕對(duì)比度的PWM輸出，以及實(shí)現(xiàn)與主處理器間的系統(tǒng)狀態(tài)和命令信息傳送所需要的主要接口總線（HIB）。其它任務(wù)包括按鈕和LED接口，復(fù)位以及喚醒功能。FPGA提供的這一解決方案可以由一個(gè)低功耗微處理器來(lái)處理，但由于應(yīng)用的多任務(wù)需求，微控制器的單線程特點(diǎn)將需要極高的時(shí)鐘頻率，從而將會(huì)大大增大系統(tǒng)功耗。在此應(yīng)用中采用FPGA即提供了信號(hào)處理所需要的帶寬，也使功耗保持在最低。

汽車娛樂(lè)在業(yè)界有幾個(gè)不同的名字：汽車PC、遠(yuǎn)程信息技術(shù)、車輪上的萬(wàn)維網(wǎng)、汽車網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、智能傳輸系統(tǒng)(ITS)等等。

有人可能會(huì)有疑問(wèn)，企業(yè)將計(jì)算和通信設(shè)施以及娛樂(lè)電子設(shè)備延伸到汽車中的動(dòng)機(jī)何在？關(guān)鍵是因?yàn)槟壳霸诿绹?guó)每年有100多萬(wàn)輛新注冊(cè)的汽車。而且，美國(guó)人平均每天花在上班路上的時(shí)間超過(guò)82分鐘，因此車上有提高生產(chǎn)力的巨大機(jī)會(huì)。此類設(shè)備的一些潛在應(yīng)用包括通信、音樂(lè)點(diǎn)播、實(shí)時(shí)交通信息以及遠(yuǎn)程車輛維護(hù)。同時(shí)這也為汽車制造商提供了使自己的產(chǎn)品更有特色的能力，同時(shí)還可從按月的服務(wù)中獲得營(yíng)收。這也促進(jìn)了利用GPS實(shí)現(xiàn)的移動(dòng)商務(wù)、廣告和市場(chǎng)推廣活動(dòng)，以及專業(yè)多媒體內(nèi)容的傳輸，如股票、新聞、天氣和體育等內(nèi)容。

第一代汽車PC產(chǎn)品還需要改進(jìn)。同時(shí)擁有成本以及未來(lái)的維護(hù)成本及服務(wù)費(fèi)也太高。對(duì)行駛中的汽車來(lái)說(shuō)還存在安全問(wèn)題。不發(fā)達(dá)的無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施僅能提供低速數(shù)據(jù)傳輸和點(diǎn)狀的蜂窩覆蓋。有幾種代用產(chǎn)品，如蜂窩電話，同時(shí)利用無(wú)線PDA和尋呼機(jī)(手持式)提供的蜂窩服務(wù)也在增加。雖然幾家企業(yè)達(dá)成了合作協(xié)議來(lái)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，但在未來(lái)的幾年里這仍將是一個(gè)小批量高端市場(chǎng)。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)也提供了與汽車PC類似的功能。

Xilinx FPGA可提供LCD/LED驅(qū)動(dòng)電路，并可用作運(yùn)動(dòng)控制。汽車業(yè)不斷進(jìn)化的眾多標(biāo)準(zhǔn)，如AMI-C(汽車多媒體接口協(xié)作）、IDB(智能傳輸系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線)-1394、CAN（控制器/汽車區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）、TTP（定時(shí)觸發(fā)協(xié)議）、MOST（面向媒體的系統(tǒng)傳輸)以及藍(lán)牙等，需要不同標(biāo)準(zhǔn)間的橋接。支持不同技術(shù)的消費(fèi)產(chǎn)品也需要不同標(biāo)準(zhǔn)間的橋接。Xilinx FPGA是橋接不同網(wǎng)絡(luò)和管理系統(tǒng)總線接口的理想解決方案。

無(wú)論是在家庭中、公共場(chǎng)所或企業(yè)中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都在試圖簡(jiǎn)化我們的生活，并將不同的電器用網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)。就我們討論的便攜式設(shè)備來(lái)說(shuō)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是將不同的設(shè)備連接起來(lái)并提供Internet接入的最有效的方式。但是，能夠提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)有多種，其中包括：IrDA、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11a、 HiperLAN2、HomeRF和藍(lán)牙。下一代PDA、網(wǎng)絡(luò)瀏覽板和移動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)將會(huì)通過(guò)一種或多種上面提到的技術(shù)提供無(wú)線連接能力。PDA將不再利用電纜與PC同步，而是采用藍(lán)牙技術(shù)。

如果一個(gè)產(chǎn)品制造商要支持所有這些不同的標(biāo)準(zhǔn)，那么將需要很大的成本和精力來(lái)獲取相關(guān)的技術(shù)，還要有相應(yīng)的市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際上可能不必如此。其中一些技術(shù)可能在特定的地理區(qū)域更為流行，如HiperLAN2在歐洲比較流行，而IEEE 802.11a在美國(guó)應(yīng)用更多。每種技術(shù)支持特定的系統(tǒng)接口，因此通常需要在不同的技術(shù)類型間進(jìn)行橋接。雖然PCI是系統(tǒng)級(jí)的流行接口，但還有支持不同應(yīng)用的很多接口(如PCI-X、 IEEE 1394、 USB)等。

可編程邏輯器件(PLD)還可為此類消費(fèi)設(shè)備提供一個(gè)理想的解決方案，即簡(jiǎn)潔的圖像視頻控制器。在Xilinx FPGA中實(shí)現(xiàn)的IP核心包含幾個(gè)功能模塊：視頻存儲(chǔ)器訪問(wèn)模塊、視頻控制寄存器模塊、時(shí)鐘產(chǎn)生單元以及視頻顯示同步信號(hào)發(fā)生器。

簡(jiǎn)潔視頻控制器IP的功能包括通過(guò)讀視頻存儲(chǔ)器刷新圖像，將讀出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為顯示接口可接受的數(shù)據(jù)流，產(chǎn)生顯示器控制信號(hào)，同時(shí)提供主機(jī)(CPU)到視頻存儲(chǔ)器的訪問(wèn)?？煽康奶幚砉δ?，如位塊單元和字符發(fā)生器可以很方便地提供。用Xilinx低成本 FPGA提供的功能可幫助控制平板顯示器，如不同的LCD技術(shù)(TNM、STNM、TFT和模擬RGB TFT），電致發(fā)光顯示器和等離子體顯示器。通過(guò)外部視頻D/A轉(zhuǎn)換器，針對(duì)Xilinx FPGA的IP還可控制CRT顯示器，如VGA監(jiān)視器，可控制黑白和高達(dá)256種顏色的彩色顯示器。它可提供高達(dá)四級(jí)黑白灰度和256色彩色顯示。■