车载和便携设备系统设计

　　0． 引言

        近年来，车载和便携式多媒体播放设备倍受人们追捧，竞相推出多种设计方案。基于龙芯2F［1，2］ （LOONGSON-2F ）处理器的车载和便携设备设计方案主要面向车载娱乐、超移动设备（UMD）、移动Internet 设备（MID）等高性能、低功耗嵌入式领域从事开发和生产的公司企业。该方案采用龙芯2F（LOONGSON-2F ）处理器为控制核心，根据车载和便携设备工作环境和特点，采用SM502 ［3］多功能显示控制芯片，它能够支持多种媒体格式，可实现上网、看电视、录制和播放音乐等功能；板载FLASH 和DDR2 内存，可独立引导系统内核工作，利用串口作为系统终端。也可通过板载的通用PCI 和LOCAL BUS 总路线接口进行系统扩展，方便用户进行二次开发，加之CPU 使用国产芯片，具有功耗低、价格低廉的特性，该设计方案具有较高的应用和参考价值。

　　1． 龙芯2F 处理器的功能与特点

　　本系统采用的龙芯2F（LOONGSON-2F ）处理器，是中国科学院计算技术研究所最新发布的一款64 位MIPSⅢ指令集的通用RISC 微处理器。该处理器在国内首个采用了90nmCMOS 设计工艺，面积为35nm2，典型工作频率800MHz 下实测功耗为4~5W ，最高工作频率可达1G；最高浮点运算速度为每秒40/80 亿次双/单精度浮点运算，片内集成了PCI/PCIX 等IO 控制器，并集成片上二级CACHE、DDR2 内存控制器，非常适合高端嵌入式领域。

　　2． 系统硬件结构 设计系统的结构框架如图1 所示。

　　

　　龙芯2F（LOONGSON-2F ）处理器为整个系统的控制中心，并承担所有数据的处理任务。系统通过ICS950220 时钟合成器产生主板上各芯片所需的时钟，同时该芯片带有看门狗功能。系统内存是通过处理器内部集成的DDR2 控制器扩展，考虑到PCB 印制板的面积和访存更高的带宽需求，采用4 片16bit 位宽的内存颗粒方案，内存容量取决于采用颗粒的容量，最大可支持1GB 内存，其工作频率为300MHz 。通过处理器提供的LOCAL BUS 扩展512KB Flash ROM 用于系统BIOS 存储。

　　2．1 系统电源

　　无论是车载还是便携设备均需需采用直流电源供电，因此，节能和和高效是电源设计的主题。图1 的电源模块可见，本系统主板采用了+5V 的直流适配器作为供电电源，供给CPU 使用的1.2V 和供给接口电路使用的3.3V 直流电源由于通过的电流比较大，均采用效率较高的开关电源。按照常规设计，供给DDR2 和SM502 使用的1.8V 电源由3.3V 电源引入，分别由两个线性电源（LDO）产生，本系统均改成效率较高的开关电源实现，提高了整个系统的效率，实测整个系统的功耗控制在10W 以内。

　　2 系统接口

　　1、系统通过多功能显示控制芯片SM502 驱动各种接口，SM502 可通过PCI BUS 直接与处理器相连，支持2D 显示加速，可提供：AC97 标准音频接口（通过ALC203 芯片控制）、一个UBS1.1 接口、一个标准RS232 串口和一个调试串口（均由SP3232 芯片控制）、VGA 和LCD 显示接口、ZV 视频接口（由SSA7118 芯片控制）。

　　2、系统通过PCI BUS 采用RTL8139D 作为以太网控制芯片，提供10/100M 以太网接口。3、系统通过PCI BUS 采用uPD720102 作为USB 控制器芯片，提供三个USB2.0 接口。其中一路USB接口通过AU6331 读卡机控制器芯片，提供一个SD/MMC 接口。