富士通车载应用高性能图形系统控制器

　　富士通

　　富士通高性能图形系统控制器产品整合了“FR81S”这款高性能的CPU内核，是集合彩色显示和视频输入及仪表控制等各种功能为一体的单一芯片解决方案。该系列产品可应用于汽车仪表板，除支持彩色液晶显示的MB91590系列外，富士通还推出了支持段型液晶显示的MB91570系列。

　　概要

　　下一代车载系统将应用于混合动力车和电动车等新型控制系统，这就要求各控制单元具备更高效能与更高功能整合度，可以预见信息显示也会相应地升级。因此这些系统需要高性能的系统控制器，以便能够对来自各种外围组件的信息进行实时响应，并运用丰富的图形化接口来显示信息。此外，市场对于显示视频信息的需求预计将会增长，车载摄影机会被广泛运用以改善行车安全。

　　此次，富士通针对车载应用推出了6款“MB91590系列”系统芯片，支持汽车仪表板(仪表面板)和车载HMI系统，将彩色显示、视频输入和仪表控制集成于单一芯片中。该系列产品在1个单块芯片中，整合了世界级的高性能CPU内核“FR81S”、独特的Sprite图形显示控制器(GDC)、图形显示内存(VRAM)、针对外部输入图像的视频捕捉，以及CAN和LIN等通讯功能。由于以往的系统由图形显示控制器、控制用MCU和外部图形显示内存等部分组成，因此与以往系统相比，新产品系列通过减少外围电路降低了成本，缩小了芯片封装体积。此外，由于减少了噪声产生源的外部连接总线数量，削减了除噪声组件，因而系统可以更低成本地实现高性能。

　　图1所示为系统架构实例。

　　

 

　　为保证研发人员顺利地将这些产品运用于设计中，富士通提供开发环境套件，包括最新的一线式片上调试器(模拟器)和综合开发环境SOFTUNEV6。此外富士通还提供StarterKit和样本程序、图形设计工具和图形库等，方便不具备该产品内嵌的GDC相关知识的设计者，通过可视化测试显示屏设计。

　　表1所示为主要开发工具，图2所示为开发环境实例。

　　

 

　　

 

　　特点

　　搭载高性能的新32位CPU内核“FR81S”

　　该产品采用的CPU内核FR81S在最大内部工作频率128MHz条件下运行。该产品CAN内嵌式微控制器，可提供世界级的高速处理功能。此外，本产品还内置进行过滤及高速图像处理的单精度浮点单元，以及防止外部入侵存储区的内存保护单元。

　　内置NOR型新闪存架构

　　新产品内置NOR型新闪存架构(NewFlasharchitecture)，通过利用NOR型闪存高速和低功耗模式，实现程序的高速读取，从而提高MCU处理能力。

　　图形显示控制器内部集成了2D图形渲染引擎

　　除了高级的Sprite技术，包括自动闪烁、移动、动态影像和防锯齿等，该系列产品还针对汽车仪表板整合了许多显示功能，包括内部视频内存、线条描绘、区域复制等。此外，视频捕捉功能可接收数字YUB/RGB格式的视频信号，并内置一个NTSC译码器来处理模拟视频内容。它能对捕捉到的影像进行缩放，并可执行90度旋转。由于它能扩展与显示串长编码的图像，因此能以较少的内存容量来处理视频数据。

　　该产品视频显示功能有如下特点。

　　Sprite技术

　　该产品搭载Sprite引擎，可显示多达512个512×512点的Sprite图形。

　　图3所示的概念图中，针对各个Sprite可区分优先级进行显示。

　　

 

　　特殊Sprite

　　图4所示为特殊Sprite的功能概要。如图所示，闪烁(Blinking)，移动(AutoMovement)，动态影像(ImageSwitching)3种动作无需CPU的介入。

　　

 

　　线条描绘

　　可用于停车辅助系统，对倒车摄像头的影像进行线条描绘，显示点和线等小画面时使用。

　　图5所示为线条描绘实例。

　　

 

　　串长编码

　　由于视频数据进行串长编码，因此减少了视频内存的容量。

　　图6所示为减少视频内存容量的实例。

　　

 

　　针对汽车仪表板系统提供最佳的外围功能

　　针对汽车仪表板系统，该产品精选了各种外围功能包括步进马达控制器、调试讯号与发出警报用的声音产生器、以及支持CAN与LIN的UART等，并搭载一个能储存64条讯息的缓冲区，适合支持车载网络的控制功能。此外，该产品内置CR内部共振器、硬件监控器以及低电压检测电路等，能将所需的外围组件数量减至最少。

　　图7所示为功能框图(概要)。

　　

 

　　低功耗功能

　　该产品搭载多个内置稳压器，无需彩色液晶显示，在低功耗模式下(配件开关OFF状态)，能够仅对GDC电路进行单独的电源关断。在待机等低功耗模式下，通过电源门控技术关断处于非工作状态电路的电源，从而实现低功耗(低漏电)。

　　针对采用段型液晶显示汽车仪表板的产品

　　针对采用段型液晶显示的汽车仪表板，富士通为了实现设计资源共享，推出两款“MB91570系列”产品。它去除了GDC部分，内置LCD控制器，其他的外围资源均与MB91590系列相同。因此，除了图形功能外，这两个系列产品的软件资源也可共享，从而能够降低开发成本。

　　小结

　　富士通今后将针对各种汽车仪表板的需要(大画面、大容量、超级省电等)，继续扩充产品阵容，不断推出性能更佳的产品。

　　图8所示为面向汽车仪表板的32位微控制器开发路线图。