PLD開發(fā)便攜式多媒體消費類設備

數據、語音和視頻信息的數字化促進了消費類設備的統(tǒng)一。對相當多的消費者來說，Internet幾乎隨時可用，因此他們要求PC、PC外設、信息家電和其它消費類設備都具有Internet接入能力。推動對Internet接入需求的應用包括電子郵件、Internet購物、遠程監(jiān)視、MP3文件以及流式視頻等。目前市場上有眾多的稱為信息家電的新消費類設備，而且還有更多的產品不斷出現。消費類設備市場中變化最大的領域是便攜式設備。

像MP3播放機、機頂盒、PDA、數碼相機、游戲機和數字錄像機這樣的信息家電正被消費者逐漸接受，并變得越來越普及。預計消費產品的下一波浪潮將會從以PC為中心的家庭，轉變到以信息家電為中心的家庭。Dataquest預測世界信息家電的產量將會從1999年的180萬臺爆增到2003年的3.91億臺。IDC也預測，2001年美國信息家電的出貨量為1850萬臺，而PC則僅有1570萬臺。

一些會影響到信息家電成功的因素有：增加信息家電提供的“服務”種類;一流的產品設計;品牌與成熟的銷售渠道;關鍵的技術支持必須有所突破——寬帶、無線、家庭網絡;業(yè)界繼續(xù)進行大量投資;新產品概念必須引起消費者的極大關注;由合作伙伴支持的低成本方案和價格適中的服務。

信息家電要獲得市場接受必須滿足的幾個關鍵要求包括：普及性，可靠性，成本，速度，移動能力，服務質量（QoS），安全性，遠程管理，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行電子郵件和Internet接入，而且還能夠提供便攜和無線連接能力。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導航系統(tǒng)）。

手持PDA的應用包括：

·個人信息管理（PIM）；

·數據收集；

·簡化的數據處理功能，如用以備忘的文字處理；

·Internet接入。

預計世界PDA市場將由2000年的29億美元增長到2004年的78億美元。同時PDA出貨量也將由2000年的900萬臺增長為2004年的3300多萬臺。PDA市場的主要發(fā)展趨勢是增加功能和提供性能，包括：

·增加無線連接能力，如高速Internet接入及藍牙；

·多媒體擴展，如彩色支持；

·語音識別能力；

·錄音功能；

·采用閃速存儲器和微型硬盤實現大容量存儲；

·專用PDA產品，如針對在車上辦公用戶的PDA產品；

·自動同步。

加速PDA發(fā)展的市場因素包括企業(yè)的接受以及豐富的內容（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。

許多供應商開發(fā)的可以連至PDA的擴展模塊可以提供一系列增強功能。此類已商品化或正在開發(fā)的模塊的例子包括書籍和游戲；MP3播放機、數碼相機和全球定位系統(tǒng)(GPS)接收機等消費應用；以及基于GSM標準的移動電話應用，提供Internet和內部網連接功能的無線調制解調器和雙向尋呼機等。

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品中的任何一類。方便易用以及價格適中是推動消費者需求的兩個關鍵因素。

Xilinx公司 CPLD（復雜可編程邏輯器件）是目前市面上功耗最低的CPLD之一，因此是PDA應用的選擇之一。與CPU配合使用，這些CPLD器件提供了一個功耗極低的PDA解決方案。如圖1所示，CPLD作為CPU的存儲位址解碼接口，允許CPU通過讀取和寫入寄存器內容來控制PDA的眾多功能。這些寄存器提供了PDA系統(tǒng)內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ADC和鍵盤通信的SPI接口，發(fā)射接收用的UART接口和一個IrDA或藍牙接口。同時包含的PWM則可以用來控制蜂鳴器。由于CPLD是在系統(tǒng)（in-system）可編程的，因此可以在需要的時候對接口進行修改以支持必需的外設。

CPLD還可實現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不活動時CPLD仍然可處于開啟狀態(tài)，從而監(jiān)視接口的活動。這使CPU可以處于功耗最低的閑置模式，從而降低整個系統(tǒng)的功耗、延長PDA的電池壽命。當需要激活時，CPLD可以“喚醒”處于閑置狀態(tài)的CPU，從而使PDA的功率效率達到最高。

網絡瀏覽板(冰箱網絡瀏覽板，網絡手寫板）是一種無線、便攜式、低成本、方便易用的手寫板消費信息設備，通常配有觸摸屏做為用戶接口?；跒g覽器的接口簡化和增強了Internet使用。網絡瀏覽板是萬維網終端的一種，包含兩個單獨的部分：

·內建于寫字板形狀的設備內的便攜式LCD；

·連接至Internet的基站，通過模擬或寬帶連接，收發(fā)來自瀏覽板的無線(RF)信號。

網絡瀏覽板可用作Internet瀏覽、電子郵件、庫存商品控制、訂單輸入系統(tǒng)等。網絡瀏覽板利用射頻接口(如藍牙、HomeRF和無線局域網)接口，允許用戶在離基站收發(fā)器一定距離的范圍內進行操作。網絡瀏覽板是網絡沖浪、電子郵件、多媒體和電子書的工具，當然，一些網絡瀏覽板還可配有硬盤并可用于更為復雜的應用，如醫(yī)療保健和教育。IDC預計到2003年時，全世界網絡瀏覽板的出貨量將超過1000萬臺。

對網絡瀏覽板成為大眾市場產品有影響的一些問題包括：

·高成本的無線技術和LCD顯示器，導致嚴重的消費價位問題。如果原材料成本就有500美元，那么最終產品的價格就會超過799美元；

·網絡板具有獨特的價值，但只提供了萬維網移動連接。這對推動產品在大眾市場上的成功還是不夠的；

·桌面和筆記本PC機削弱了網絡瀏覽板所提供的獨特價值；

·頂級消費電子和PC制造商還沒有接受這一技術。

此類設備通常采用射頻接口，使用戶可在基站收發(fā)器的一定范圍內操作。主要的用戶接口是通過一個觸摸屏LCD來實現的，它提供了一個消費者友好的簡單的解決方案。

網絡瀏覽板(圖2)可以分成三個主要的部分：用戶接口、處理和核心邏輯，以及射頻通信。Xilinx FPGA提供了網絡瀏覽板中的連接邏輯和接口控制；PLA結構提供的靈活性和引腳鎖定優(yōu)勢使網絡瀏覽板的并發(fā)設計成為可能。FPGA的功能主要是實現網絡瀏覽板不同部分間的接口，轉換總線協議將系統(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轉換器中獲取數據的SPI接口，控制LCD屏幕對比度的PWM輸出，以及實現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）。其它任務包括按鈕和LED接口，復位以及喚醒功能。FPGA提供的這一解決方案可以由一個低功耗微處理器來處理，但由于應用的多任務需求，微控制器的單線程特點將需要極高的時鐘頻率，從而將會大大增大系統(tǒng)功耗。在此應用中采用FPGA即提供了信號處理所需要的帶寬，也使功耗保持在最低。

汽車娛樂在業(yè)界有幾個不同的名字：汽車PC、遠程信息技術、車輪上的萬維網、汽車網絡設備、智能傳輸系統(tǒng)(ITS)等等。

有人可能會有疑問，企業(yè)將計算和通信設施以及娛樂電子設備延伸到汽車中的動機何在？關鍵是因為目前在美國每年有100多萬輛新注冊的汽車。而且，美國人平均每天花在上班路上的時間超過82分鐘，因此車上有提高生產力的巨大機會。此類設備的一些潛在應用包括通信、音樂點播、實時交通信息以及遠程車輛維護。同時這也為汽車制造商提供了使自己的產品更有特色的能力，同時還可從按月的服務中獲得營收。這也促進了利用GPS實現的移動商務、廣告和市場推廣活動，以及專業(yè)多媒體內容的傳輸，如股票、新聞、天氣和體育等內容。

第一代汽車PC產品還需要改進。同時擁有成本以及未來的維護成本及服務費也太高。對行駛中的汽車來說還存在安全問題。不發(fā)達的無線基礎設施僅能提供低速數據傳輸和點狀的蜂窩覆蓋。有幾種代用產品，如蜂窩電話，同時利用無線PDA和尋呼機(手持式)提供的蜂窩服務也在增加。雖然幾家企業(yè)達成了合作協議來開發(fā)產品，但在未來的幾年里這仍將是一個小批量高端市場。GPS導航系統(tǒng)也提供了與汽車PC類似的功能。

Xilinx FPGA可提供LCD/LED驅動電路，并可用作運動控制。汽車業(yè)不斷進化的眾多標準，如AMI-C(汽車多媒體接口協作）、IDB(智能傳輸系統(tǒng)數據總線)-1394、CAN（控制器/汽車區(qū)域網絡）、TTP（定時觸發(fā)協議）、MOST（面向媒體的系統(tǒng)傳輸)以及藍牙等，需要不同標準間的橋接。支持不同技術的消費產品也需要不同標準間的橋接。Xilinx FPGA是橋接不同網絡和管理系統(tǒng)總線接口的理想解決方案。

無論是在家庭中、公共場所或企業(yè)中，網絡技術都在試圖簡化我們的生活，并將不同的電器用網絡連接起來。就我們討論的便攜式設備來說，無線網絡技術是將不同的設備連接起來并提供Internet接入的最有效的方式。但是，能夠提供無線網絡的技術有多種，其中包括：IrDA、IEEE 802.11b、IEEE 802.11g、IEEE 802.11a、 HiperLAN2、HomeRF和藍牙。下一代PDA、網絡瀏覽板和移動導航系統(tǒng)將會通過一種或多種上面提到的技術提供無線連接能力。PDA將不再利用電纜與PC同步，而是采用藍牙技術。

如果一個產品制造商要支持所有這些不同的標準，那么將需要很大的成本和精力來獲取相關的技術，還要有相應的市場經驗，實際上可能不必如此。其中一些技術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在美國應用更多。每種技術支持特定的系統(tǒng)接口，因此通常需要在不同的技術類型間進行橋接。雖然PCI是系統(tǒng)級的流行接口，但還有支持不同應用的很多接口(如PCI-X、 IEEE 1394、 USB)等。

可編程邏輯器件(PLD)還可為此類消費設備提供一個理想的解決方案，即簡潔的圖像視頻控制器。在Xilinx FPGA中實現的IP核心包含幾個功能模塊：視頻存儲器訪問模塊、視頻控制寄存器模塊、時鐘產生單元以及視頻顯示同步信號發(fā)生器。

簡潔視頻控制器IP的功能包括通過讀視頻存儲器刷新圖像，將讀出的數據轉換為顯示接口可接受的數據流，產生顯示器控制信號，同時提供主機(CPU)到視頻存儲器的訪問?？煽康奶幚砉δ埽缥粔K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(TNM、STNM、TFT和模擬RGB TFT），電致發(fā)光顯示器和等離子體顯示器。通過外部視頻D/A轉換器，針對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256種顏色的彩色顯示器。它可提供高達四級黑白灰度和256色彩色顯示。■