基于MB86R01的ARM嵌入式汽车数字化虚拟仪表

随着汽车、通信、信息电器、医疗、军事等行业的巨大的智能化需要，嵌入式软件及系统发展迅速。微处理器从8位到16位、32位甚至64位，从支持单一品种的CPU芯片到支持多品种的，从单一内核到除了内核外还提供其它功能模块。而且随着硬件技术的不断革新，硬件平台的处理能力不断增强，成本不断下降，嵌入式软件已成为产品的数字化改造、智能化增值的关键性、带动性技术。因此，开发一个集成化嵌入式控制、高速数据采集和网络通信于一体，并提供友好的人机操作界面的硬件平台和多种总线接口，对于提高嵌入式系统可靠性、组网灵活性意义重大。

　　据此，本文介绍的MB86R01芯片，将ARM926EJ-S核、2D／3D显示、车载通信功能、各种应用接口集成到一个单芯片上，集成度高，智能化强。而且支持程序保护功能，能够防止非法读取和篡改。

　　1 MB86R01的工作机制

　　MB86R01芯片是富士通推出的基于ARM926EJ-S内核的16／32位RISC嵌入式微处理器，主要面向汽车导航仪和仪表盘。ARM926EJ-S处理器具有完整的存储器管理、高性能、低晶粒尺寸以及低功耗等重要的多任务处理器应用；支持32位的ARM和16位的Thumb指令集；支持ARM调试体系并包括支持硬件和软件调试的逻辑；拥有一条带高速缓存(cached)的哈佛总线体系并提供一个完整的高性能处理器子系统，包括：

(1)一个ARM926EJ-S定点数(integer)内核；
(2)一个存储器管理单元(MMU)；
(3)单独的指令和数据AMBA AHB总线接口；
(4)单独的指令和数据TCM接口。

　　MB86R01内部结构比较复杂，主要有ARM9核心、绘图显示控制器、USB多媒体系统接口、CAN控制器，以及硬盘接口IDE66(平行-ATA／ATA PI-5)等。MB86R01内部结构如图1所示。

MB86R01提供了一套非常完整的通用系统的外围设备，并且使整个系统的消耗最小。而且它具有很多常用模块，因此不用再添加配置附加设备。片上集成的功能主要包括如下方面：

◇采用90nm工艺；
◇内部内存控制器的工作频率是320MHz；
◇显示分辨率：行业标准的显示分辨率，从320*240到1024*768；
◇具有EMT9和JTAG ICE接口；
◇内置外部DDR2(频率：166MHz／双缘：333MHz)和内存接口，可支持高速运作功能；
◇具有平行Flash／SRAM主机接口；
◇具有平行ATA接口；
◇SD卡接口；
◇CAN控制器接口；
◇MediaLB接口；
◇USB2．0多媒体系统接口；

◇I2C接口；
◇I2S接口；
◇SPI接口：
◇ADC接口；
◇PWM接口；
◇GPIO接口；
◇UART接口；
◇温度范围在-45～+85℃；
◇功率损耗：1．5W；
◇封装：份子化合物塑料球栅封装阵列484针(PBGA484)；
◇具有扩展外部总线，支持软件开发和硬件调试。

　　1．1 图像显示控制器(GDC)

　　MB 86R01内部集成的图像显示控制器MB86296是32位，具有多种人机接口，组合了汽车环境要求的多种功能，其主要功能是在显示丰富的图像内容时控制LCD面板，其它功能包括视点导航、模拟测量仪表与两刷的实时显示，以及其它对主CPU工作不构成太大压力的信息显示。其内部集成的具体功能介绍如下：

　　(1)具有一个几何引擎，通过浮点运算可实现精确的数字化图形处理。

　　(2)具有RGB／YUV双重视频显示及输出，而且能进行视频捕捉，可存储DVD及其它图形存储器中的数字视频数据，视频输入的亮度、饱和度及对比度可通过编程控制。

　　(3)具有双重显示功能，即可在同一个屏幕上显示视频和图像，来提供高清晰度的地图或图像。

　　(4)支持6层重叠／α混合，且6层显示支持4个不同的彩色调色板，每个调色板提供256色。所有层均提供24或16位分辨率直接彩色或8位分辨率的间接彩色。而且显示分辨率从320*240到1024*768。

　　(5)具有2D／3D作图引擎，兼容2D／3D显卡(166MHz)功能，除阴影、纹理、纹理映射等正规的3D绘图以外，硬件还支持最适用于地图的"粗线"、"虚线"、"斜线"，与图形保真功能组合使用能够绘制出光滑漂亮的直线，还有能够根据进深绘制，简单地表达交叉点和立体交叉。

　　(6)提供200MHz至400MHz显示点时钟频率，控制器的额定值为1．8V、500mA和3．3V、100mA，与富士通所

有的图形显示控制器IC兼容，无需外部附加逻辑电路，并可用于不同的主机CPU总线。

　　(7)支持纹理映射(视频材料)，最大映射单元到4096*4096。

　　MB86296的内部结构如图2所示。


1．2 内置车载通信／媒体网络用的多种外围接口

在汽车电子方面，车载控制类系统和信息娱乐系统的合并正在加速。作为车载通信类接口，该器件内置了CAN、MediaLB，作为多媒体类接口内置了USB，作为硬盘接口内置了IDE66(平行-ATA／ATAPI-5)，作为音频接口内置了I2S等，拥有各种各样的外围接口。本产品只用单芯片就能满足从车载通信控制到多媒体处理的