基于Geode TMGX1的嵌入式系统设计
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:430
摘要:介绍国家半导体公司(ns)的geode tmgx1处理器及协同芯片,说明如何利用该芯片组进行嵌入式系统设计,并讨论一些设计难点的处理。
关键词:信号完整性 信息家电 阻抗匹配
引言
近些年,嵌入式技术迅速发展,嵌入式应用深入金融、航空航天、电信、网络、工业控制等各个领域,并进一步渗透到日常生活领域——信息家电。信息家电市场的日益发展需要高效、灵活的嵌入式解决方案。
美国国家半导体公司(ns)的geode tmgx1处理器是一款专门针对信息家电市场的集成处理器,具有低功耗、高性能、低价格及x86体系的兼容性与可扩展能力。gx1与其协同芯片为瘦客户机、交互式机顶盒以及个人internet接入等信息家电应用提供了灵活、可扩展的解决方案。
1 gx1与cs5530
gx1处理器采用0.18μm cmos工艺,典型功耗仅为0.8~1.2w(在1.6v/200mhz条件下为0.8w,在2.0v/300mhz条件下为1.2w),为x86体系中最低。除cpu内核与电源管理等通用部件外,还在片内集成了存储管理单元、视频控制单元、2d图形加速单元和pci总线主控器,有效地提高了系统可靠性、降低器件数量。图1是其内部结构框图。
根据不同的性能与功耗要求,可以选择具有不同内核电压与工作频率的芯片,提高设计的灵活性。gx1内核为32位x86兼容内核,支持当前各种流行操作系统,可简化软件开发投资。
cs5530协同芯片除提供通用南桥芯片pci-to-isa桥接功能(包括ultra ide接口、usb接口、通用i/o接口等)外,还与gx1处理器一起提供完整的电源管理和音频、视频加速功能,并且cs5530可直接与crt显示器和tft显示器接口。其内部结构框图如图2所示。
2 系统原理与结构
gx1处理器采用x86体系兼容的硬件结构,故此其应用系统构成与通常pc架构非常类似。由于集成了内存控制器,gx1直接连接sdram模块,无需相应的北桥芯片参与。除图像数据外,作为pci仲裁器,gx1与所有其它设备通过pci总线连接。其与cs5530之间有专用的视频通道,用来交换视频图像数据。
cs5530兼具了部分南、北桥功能,提供了系统大部分对接口功能:音、视频接口和isa总线接[]。系统bios和doc均挂接在isa总线上。
采用国家半导体pc97317芯片作为super i/o,用来提供串行/并行接口、ps/2键盘、鼠标接口、红外接口和实时时钟功能。系统框图如图3所示。
3 关键设计问题
(1)sdram时钟
为了提供良好的存储器读写特性,对于sdram时钟有较严格的要求;
①时钟信号之间长度差小于±0.13cm;
②时钟走线宽度不小于0.2mm;
③时钟走线必须在连续的地线平面之上,且必须是走在最靠近地平面的信号层。
此外,cpu的sdclkout与sdclkin之间的时钟环回线应满足图4要求。
另外,因为sdram的时钟频率很高,可达到100mhz,故sdram信号匹配非常重要。为保证高速信号的信号完整性,对于sdram接口信号均应加阻抗匹配措施,我们采用10ω电阻串联源端匹配的方式,效果良好。
(2)doc
由于定位在嵌入式应用,虽然系统提供了ide硬盘接口,但在最终使用时却过于庞大,也不适应恶劣的嵌入式应用环境。我们使用电子盘——doc(diskk on chip)作为操作系统载体。
图5 doc地址译码电路
doc2000是m-system公司推出的带trueffs文件系统的flash存储设备,容量从16mb到1gb;具有eprom兼容的电接口特性和系统引导能力,支持多种
摘要:介绍国家半导体公司(ns)的geode tmgx1处理器及协同芯片,说明如何利用该芯片组进行嵌入式系统设计,并讨论一些设计难点的处理。
关键词:信号完整性 信息家电 阻抗匹配
引言
近些年,嵌入式技术迅速发展,嵌入式应用深入金融、航空航天、电信、网络、工业控制等各个领域,并进一步渗透到日常生活领域——信息家电。信息家电市场的日益发展需要高效、灵活的嵌入式解决方案。
美国国家半导体公司(ns)的geode tmgx1处理器是一款专门针对信息家电市场的集成处理器,具有低功耗、高性能、低价格及x86体系的兼容性与可扩展能力。gx1与其协同芯片为瘦客户机、交互式机顶盒以及个人internet接入等信息家电应用提供了灵活、可扩展的解决方案。
1 gx1与cs5530
gx1处理器采用0.18μm cmos工艺,典型功耗仅为0.8~1.2w(在1.6v/200mhz条件下为0.8w,在2.0v/300mhz条件下为1.2w),为x86体系中最低。除cpu内核与电源管理等通用部件外,还在片内集成了存储管理单元、视频控制单元、2d图形加速单元和pci总线主控器,有效地提高了系统可靠性、降低器件数量。图1是其内部结构框图。
根据不同的性能与功耗要求,可以选择具有不同内核电压与工作频率的芯片,提高设计的灵活性。gx1内核为32位x86兼容内核,支持当前各种流行操作系统,可简化软件开发投资。
cs5530协同芯片除提供通用南桥芯片pci-to-isa桥接功能(包括ultra ide接口、usb接口、通用i/o接口等)外,还与gx1处理器一起提供完整的电源管理和音频、视频加速功能,并且cs5530可直接与crt显示器和tft显示器接口。其内部结构框图如图2所示。
2 系统原理与结构
gx1处理器采用x86体系兼容的硬件结构,故此其应用系统构成与通常pc架构非常类似。由于集成了内存控制器,gx1直接连接sdram模块,无需相应的北桥芯片参与。除图像数据外,作为pci仲裁器,gx1与所有其它设备通过pci总线连接。其与cs5530之间有专用的视频通道,用来交换视频图像数据。
cs5530兼具了部分南、北桥功能,提供了系统大部分对接口功能:音、视频接口和isa总线接[]。系统bios和doc均挂接在isa总线上。
采用国家半导体pc97317芯片作为super i/o,用来提供串行/并行接口、ps/2键盘、鼠标接口、红外接口和实时时钟功能。系统框图如图3所示。
3 关键设计问题
(1)sdram时钟
为了提供良好的存储器读写特性,对于sdram时钟有较严格的要求;
①时钟信号之间长度差小于±0.13cm;
②时钟走线宽度不小于0.2mm;
③时钟走线必须在连续的地线平面之上,且必须是走在最靠近地平面的信号层。
此外,cpu的sdclkout与sdclkin之间的时钟环回线应满足图4要求。
另外,因为sdram的时钟频率很高,可达到100mhz,故sdram信号匹配非常重要。为保证高速信号的信号完整性,对于sdram接口信号均应加阻抗匹配措施,我们采用10ω电阻串联源端匹配的方式,效果良好。
(2)doc
由于定位在嵌入式应用,虽然系统提供了ide硬盘接口,但在最终使用时却过于庞大,也不适应恶劣的嵌入式应用环境。我们使用电子盘——doc(diskk on chip)作为操作系统载体。
图5 doc地址译码电路
doc2000是m-system公司推出的带trueffs文件系统的flash存储设备,容量从16mb到1gb;具有eprom兼容的电接口特性和系统引导能力,支持多种