一种新颖的多媒体SoC芯片--Virgine G2

摘要：韩国ADChips公司推出的内嵌32位微处理器的多媒体芯片Virgine G2，集视频、音频处理为一身，内部包括1个基于三维图形算法的二维图形加速器，还嵌入了1个32通道的8/16位音频引擎，以及视频DAC、DRAM控制器、DRAM控制器、DMA、定时器、双串口等多种外设。本文就韩国ADChips公司的多媒体处理芯片Virgine G2的结构和使用的方便性作一些分析。 关键词：嵌入式EISC CPU 图像加速器 音频引擎 PC内部是由CPU、主板、显示卡、声卡等一系列器件组成的，体积大、功耗高。在嵌入式应用中对体积和功耗有严格限制，需要一种集CPU、显示和声卡于一身的芯片。韩国ADChips公司适时推出了一款内嵌32位微处理器的多媒体芯片Virgine G2，使得外部电路的设计变得非常简便。 1 芯片结构 芯片的结构如图1所示，主要由CPU、2D图像加速器、音频引擎及周边外设组成。 1.1 32位微处理器EISC SE3208 Virgine G2芯片中内嵌的EISC CPU--SE3208是该公司自主版权的32位CPU，内含2路4KB的Cache,最大频率为45MHz。 可扩展的指令集计算机EISC（Extendable Instruction Set Computer）基于RISC，使用精简指令集，指令运行为单时钟周期；但是它融合了CISC的优点，即代码密度非常高。它体积小，功能却很强大，非常适用于作为嵌入式的MCU。 EISC CPU使用定长的16位指令，操作数可以灵活扩展为16/32/64位，这是通过扩展寄存器和扩展指令实现的；EISC CPU的程序代码小，并且向上兼容，16/32/64位EISC CPU的代码可以通用，方便升级；EISC CPU全部使用C/C++语言进行开发。 1.2 基于3D的2D图形加速器 芯片的图像加速器最高工作在90MHz。CRT控制器支持NTSC/PAL及SVGA显示，还支持和外部电视信号的叠加，每行最大1024个像素，16bit彩色模式；支持纹理和实时贴图、透明和α（半透明）变换、图像旋转和放大/缩小等，如图2所示。 贴图性能：每秒处理580个对象。（测试条件：80MHz工作频率下，320%26;#215;240显示模式，256%26;#215;256的纹理尺寸。） 最大外接视频存储器（frame memory）：8MB DRAM，最大外接纹理存储器（texture memory）：8MB DRAM。 贴图原理与Windows的DirectX兼容，简介如下： ①在texture memory中（0X3800000～0X381FFFF) 有128KB的队列，用于发出贴图命令包。用户开始将图片（可支持BMP的各种格式）放在texture memory中的剩余空间（稍小于8MB）。 ②每一个命令包有64B,因此共有2048个命令包，并且构成循环队列。 ③在frame momory中有前后缓冲区，用户设置即即可。 ④贴图的过程为：a.命令包1,2,3,4,5，……，将图片贴在后缓冲区中，可以有覆盖、透明、半透明方式，并可以缩放和旋转，由图像加速器自己合成一张整幅图像，这时并不显示。b.执行一条FLIP指令，前后缓冲区交换，图像显示出来，之前发出的命令包被舍弃。c.重复过程a,b，……，可实现动画的播放，过程与Windows的DirectX兼容，熟悉Windows动画的人使用起Virgine G2来非常方便。 1.3 音频引擎 Virgine G2支持8/16位最大44.1kHz的PCM格式的声音，在Windows中即为Wav文件。声音播放原理如下： ①有32个通道可以同时播放。对应32个寄存器组（分布在0x4800000～0x48003ff中），指明声音的地址，播放方式。 ②声音数据一般放在frame memory或texture memory中除了图像外的剩余空间，最大可用4MB。 ③播放长声音文件时可以采用中断方式分段放。 ④每一个通道可以分别设置左右声道的音量，用2个通道就可以播放立体声，即一个通道播放左声道，另一个通道同时播放右声道。 ⑤每个通道可以设置音效，如回声、混响、panning等等。 1.4 其余外设 Virgine G2可大大简化外部电路的设计。它含有32个3.3/5V兼容的I/O口、DRAM控制器、2路DMA、4路定时器、2路串行通信器、看门狗、中断控制器、PWM、PPM（脉宽测量）、2路光笔接口等，并内建RAM DAC（直接输出R、G、B信号，该芯片也可以输出R、G、B数字量信号）和PLL电路（外部晶振只用14.318MHz）。 由于图像加速器和音频引擎是独立工作的，CPU只负责对它们的控制，因此CPU在空闲的时间里还可以处理其它任务，如JPEG、MP3、MPEG-1以及其它测量控制任务等等。 1.5 开发手段 采用Windows下的VIDE集成环境，使用C/C++语言，调用该公司提供的图形/声音库即可。 仿真是采用在用户目标板上内建仿真器的方案，即在目标板上运行一个监控程序，用一个串口和PC机通信，就可以在PC机上调试应用程序。 2 应用介绍 下面以射击/射箭运动模拟器为例介绍Virgine G2的应用，如图3所示。系统方框如图4所示。 在射击/射箭运动中，用模拟抢上的光笔或箭靶上的传感器来产生得分的原始数据，Virgine G2收到这些数据后将其变换成分值显示在电视或显示器上，同时播放效果声音。传统的设计是用PC机加上显示卡、声卡来实现。采用Virgine G2后，可以省去PC机，减少了体积，降低成本。 除了娱乐方面的应用外，Virgine G2还可以应用于嵌入式MIDI、Flash动画播放器、高档仪器仪表的人机接口等等。