Журнал "Новости Электроники", номер 7, 2008 год.

Мультимедийный процессор PNX9520 и решения на его основе

Дмитрий Цветков

Карманные MP3-плееры, компактные переносные видеопроигрыватели, смартфоны и т.п. - сердцем любого из перечисленных бытовых устройств в подавляющем большинстве случаев является специализированная микросхема. Разработку и изготовление такой микросхемы может себе позволить лишь крупная компания. Учитывая этот факт, NXP Semiconductors представила на рынок целое семейство мультимедийных процессоров Nexperia. Новинка семейства - процессор PNX9520 с расширенными возможностями обработки видеосигнала.

Введение

В выборе аппаратной части при разработке сложных устройств разработчики чаще всего стремятся упростить задачу не только себе, но и специалистам, которые в дальнейшем будут работать над программной частью проекта. В относительно простых проектах эта задача не представляет особой сложности, т.к. на сегодняшний момент выбор элементной базы ограничивается разве что фантазией разработчика. Однако в области аудио-/видеоустройств бытового назначения для разработчика этот выбор становится еще более сложным. С одной стороны, с момента начала разработки требуется обеспечить быстрый выход продукции на рынок и доступную стоимость товара, т.е. соперничать с крупнейшими корпорациями. С другой стороны, необходимо реализовать еще большие возможности и для развития проекта в дальнейшем.

Учитывая отставание электронной промышленности в нашей стране (по сравнению с другими странами), нужно задать вопрос. Как быть отечественным изготовителям мелко- и среднесерийных специализированных приборов и устройств, по своей функциональности не уступающим изделиям крупных компаний, но не требующих такого богатого набора возможностей и функциональности? Однозначного ответа на этот вопрос, пожалуй, нет, однако существует ряд решений, частично в своей области разрешающих эту проблему - готовые специализированные микропроцессоры, одним из мировых лидеров в разработке и производстве которых является компания NXP. В частности, речь идет о линейке Nexperia^TM [1].

На страницах журнала «Новости электроники»[2] уже рассматривались некоторые представители семейства процессоров Nexperia. В предлагаемом материале приводится краткий обзор недавно анонсированного процессора PNX9520.

Особенности

Ядром медиапроцессора PNX9520 (рис. 1) является высокопроизводительный 32-битный VLIW-процессор с плавающей запятой TriMedia^TM TM3260, ориентированный на программное кодирование/декодирование видео высокого качества, цифровую обработку звука или любого другого высокоскоростного потока данных.

Рис. 1. Внутренняя структурная схема медиапроцессора PNX9520

По сравнению с поколением PNX1300, поддерживающим обработку видео с разрешением до 720x480, в PNX9520 реализована возможность работы с видеоразрешением вплоть до 1280x768, 60i (W-XGA) и 1920x1080, 60i (HD). Также в PNX9520 (по сравнению с PNX1300) увеличена тактовая частота с 143 МГц до 240 МГц при максимальном потреблении не более 2 Вт, добавлен контроллер ЖКИ-матрицы, Ethernet-адаптер 10/100, декодер потока данных формата DVD, аппаратный видео-постпроцессор, контроллер памяти DDR 400 МГц, контроллер шины PCI 2.2.

В новом медиапроцессоре применена возможность одновременного декодирования и воспроизведения видео (MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, DivX, Windows Media Video - WMV), аудио (MPEG-1 layer 1 и 2, MPEG-2 layer 3, MPEG-4 AAC, AC3 Dolby Digital, PCM, Windows Media Audio - WMA, Oggvorbis - OGG) и изображений (JPEG) различных форматов. Аппаратно реализованы алгоритмы по улучшению качества фото- и видеоизображения: например, Natural Motion - улучшение реализма в движении, Luminance Sharpening - повышение четкости фото.

Немного об аппаратных особенностях. Для работы PNX9520 требуются три источника питания: 3,3 В - для питания портов ввода/вывода и встроенных аналоговых модулей, 2,5...2,6 В - для питания внешне подключаемой динамической памяти DDR, и 1,3 В - для питания ядра процессора. Тактирование процессора осуществляется либо от встроенного кварцевого генератора (номинальная частота 27 МГц), либо от внешнего источника тактовых импульсов. В портативных приложениях возможности встроенной в PNX9520 технологии управления потребляемой мощностью Philips V2F позволяют значительно повысить экономичность конечного устройства, благодаря гибкому управлению не только тактовой частотой, но и напряжением питания различных узлов и модулей процессора.

Процессоры PNX9520 выпускаются в корпусе BGA-456 (SOT-795-1) размером 27x27 мм.

Области применения

Медиапроцессор PNX9520 изначально был спроектирован специально для применения в автомобильной технике: компактные HDD/DVD/CD-видеоплееры, MP3-плееры, аудио-/видеопроигрыватели на основе карт памяти SD/MMC и устройств типа USB-flash. Однако применение для них нашлось и в бытовой технике: фоторамки, цифровые фотоаппараты, цифровые и аналоговые телевизоры, и т.п. Фактически PNX9520 подходит по возможностям для самых различных областей применения: от решений для просмотра телевизионных программ на мобильных устройствах до домашних кинотеатров.

Например, компания Visteon ( http://www.visteon.com/ ) выбрала PNX9520, на котором реализовала несколько инновационных видео- и аудиорешений для автомобилей. Встроенное программное обеспечение PNX9520 позволяет обрабатывать потоковое видео для пассажиров. Пассажиры на заднем сиденье могут получать персональную информацию из различных источников на отдельных экранах.

В целом спектр применения PNX9520 распространяется на следующие области:

воспроизведение DVD, DVD-ROM и CD (с программным навигатором);
воспроизведение HDD аудио/видео;
воспроизведение USB stick и SD card аудио/видео;
декодирование двойного видео и представление на различных экранах;
улучшение качества изображения (Natural Motion);
прием ТВ-программ (декодирование источника);
WiFi-аудио-/видеопотоки (совместимость с DLNA);
MP3 цифровые аудио- и видеопотоки;
Bluetooth-гарнитуры;
просмотр фотографий (JPEG).

Средства разработки

Большой выбор аппаратных средств разработки (рис. 2) - одноплатных отладочных наборов - с полным комплектом библиотек и средств разработки (IDE, компиляторы, JTAG-отладчики) от компании-производителя NXP или третьих фирм позволяет за кратчайшие сроки закончить разработку и начать выпуск изделий на базе PNX9250.

Рис. 2. Средства разработки для PNX9520

Существуют два вида наборов для отладки: PCI-платы расширения, встраиваемые непосредственно в PCI-слоты обычного ПК (рис. 3), и самостоятельные модули с полной реализацией всех необходимых внешних интерфейсов (фактически - специализированные одноплатные компьютеры) [3].

Рис. 3. Отладочные комплекты для PNX9520 от компании Momentum Data Systems (а)
и от NXP (б)

Программными средствами разработки для PNX9520 занимается не только компания NXP, но и ряд других фирм. Далее в качестве примера представлены некоторые из этих средств.

Universal Home API (UHAPI) - программный пакет, предназначенный для разработки изделий на основе процессоров Nexperia [4] и предоставляющий собой простой интерфейс для практически полной реализации возможностей в области потоковой обработки аудио-/видеоинформации (в частности, аналоговое и цифровое телевидение). Пакет UHAPI позволяет значительно сократить время разработки и стоимость проекта, и поддерживается популярными операционными системами: VxWorks, pSOS, eCos, Linux. Более подробную информацию о UHAPI можно получить на специализированном форуме http://www.uhapi.org/ .

MPTK Library Bundle - это универсальный набор библиотек для процессоров семейств PNX1500/PNX9520/PNX0190 и PNX1700, включающий в себя декодеры DivX, Dolby Digital (AC3) и Windows Media 9 (WMA/WMV) [5].

Недорогой, но эффективный видеокодек H.264, полностью соответствующий спецификации ISO/IEC&ITU-T и специально оптимизированный под возможности процессоров NXP Nexperia (с ядром VLIW), позволяет профессионально кодировать и декодировать видеопоток для встраиваемых приложений.

Заключение

Для реализации мультимедийных решений, способных удовлетворить растущие потребности пользователей, необходимы мощные медиапроцессоры. PNX9520 является одним из наиболее подходящих кандидатов в этой области, благодаря наличию высокопроизводительного ядра TriCore^TM TMS3260, богатому набору возможностей по обработке больших видео-/аудиопотоков, многочисленному числу интерфейсов (Ethernet, PCI, DDR, I2S и др.) и развитому набору программных средств разработки (библиотекам кодеков, компиляторам, средам разработки).

Список литературы

1. Поколение процессоров Nexperia^TM

2. Евгений Звонарев. Продукция компании NXP для обработки видеоинформации в системах безопасности. Новости электроники, N8, 2008

3. Отладочные комплекты Momentum Data Systems

4. Universal Home API (UHAPI)

5. Набор библиотек для процессоров семейств PNX1500/9520/1700 (MPTK Library Bundle)

Вернуться к содержанию номера

Мне нравится

Ваш комментарий к статье