一种新颖的多媒体SoC芯片—Virgine G2

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一种新颖的多媒体SoC芯片—Virgine G2

近年来，随着多媒体信息应用日益普及，市场对多媒体芯片的需求逐渐增加，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，它集视频、音频处理为一身，内部包括了一个基于3维图形算法的2维图形加速器，还嵌入了一个32通道的8/16位音频引擎，以及视频DAC、DRAM控制器、DMA、定时器、双串口等多种外设，使得外部电路的设计变得非常简便。</P>
芯片的结构
芯片的结构如图1所示，主要由CPU、2D图象加速器、音频引擎及周边外设组成。
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4Kbyte的Cache，最大频率为45MHz。
EISC(可扩展的指令集的计算),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，代码密度非常高，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位/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位/32位/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。
基于3D的2D图形加速器
Virgine G2芯片的图象加速器最高工作频率为90MHz。
其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，16 bit彩色模式，支持纹理和实时贴图、透明和a(半透明)变换、图像旋转和放大/缩小等等(见图2)。
贴图性能：每秒处理580个对象(测试条件是：80MHz工作频率下，320×240显示模式，256×256的纹理尺寸)。
最大外接视频存储器即frame memory：8M byte DRAM，最大外接纹理存储器即texture memory：8M byte DRAM。因为DRAM的控制器已经被做在Virgine G2 内部，所以和DRAM芯片的接口很简单。
贴图原理与WINDOWS的DirectX兼容,简介如下：
＊在texture memory中(0X3800000 ---0X381FFFF)有128K byte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8M byte)
＊每一个命令包有64 byte，因此共有2048个命令包，并且构成循环队列。
＊在frame memory中有前后缓冲区，用户设置好就不用管了。
＊贴图的过程如下：
① 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，由图象加速器自己合成一张整幅图象，这时并不显示。
② 执行一条 FLIP 指令，前后缓冲区交换，图象显示出来，之前发出的命令包被舍弃。
③ 重复过程①和②，这样就可以实现动画的播放。该过程与WINDOWS的DirectX兼容，熟悉WINDOWS动画的人使用起Virgine G2来非常方便。
音频引擎
Virgine G2支持8/16位最大44.1K Hz 的PCM格式的声音，在WINDOWS中即为Wav文件。声音播放原理如下：
＊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。
＊声音数据一般放在frame memory或texture memory中除了图象外的剩余空间，最大可用4M byte。
＊播放长的声音文件时可以采用中断方式分段放。
＊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。
＊每个通道可以设置音效，如回声、混响、panning等等。
其余外设
作为SoC芯片，Virgine G2 将可能用到的外设尽量做在芯片内部，大大简化了外部电路的设计。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路串行通信口、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)。
由于图象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他任务，如JPEG、MP3、MPEG-1以及其他测量控制任务等等。
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机通讯，就可以在PC机上调试应用程序。</P>
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。系统方框图如图4所示。
在射击/射箭运动中，用模拟枪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，体积较大、造价高。采用Virgine G2后，可以省去PC机，减少了体积，降低成本。
除了在娱乐方面的应用外，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。■</P>
参考文献:
1. Virgine G2 datasheet, ADChips Co.,Ltd. 2001.


图1 Virgine G2

图2 旋转
注：从texture memory中，可以剪切图片的部分区域贴到屏幕上，并可以旋转和缩放。

图3 打靶

图4 系统方框图

李小路

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