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英特尔PXA27X嵌入式处理器在导航设备中的应用
PXA27X简介
Intel公司推出的基于IntelXScale内核技术的新一代嵌入式微处理芯片PXA27x(开发代号Bulverde)系列产品处理器主频高达624MHz，针对手持设备提供了非常丰富的功能接口，如LCD、音频、SD/MMC、CF、数码相机接口、键盘等，如图1所示。
图1 PXA270功能模块图
除了强大的性能和丰富的功能接口，PXA270中采用了WirelessMMX和SpeedStep两项Intel专有技术，使得PXA27x与其他同类芯片相比，在多媒体处理能力和功耗方面有着非常大的优势。作为IntelPXA27x处理器系列的补充，Intel还推出新的2700G多媒体加速器，提供先进的视频和图像功能，以全帧速率欣赏全屏视频而不会影响电池寿命。2700G多媒体加速器在VGA显示器上提供DVD质量的视频播放功能，支持广泛的视频格式，如MPEG-2,MPEG-4和微软视窗MediaVideo9。
方案需求
作为一种高科技产品，GPS以其强大的应用性在民用方面得到了快速的发展。GPS汽车导航系统是民用领域的主要应用之一，可以通过接收卫星信号，配合电子地图数据，随时掌握使用者自己所在的方位信息。除了车载，对此类设备的便携性也有了更高的要求。一般的常见的GPS手持/车载两用导航设备规格如下：采用高性能的嵌入式处理器GPS模块，并配置3.5英寸TFTLCD、触摸屏、SD卡插座以及按键，提供音频输出，并内置有平板天线及外部GPS天线接口。系统电源可以是外部+5V直流电源，无外部电源情况下使用内部电池供电。
技术实现方案
针对业界的强大需求，深圳亿道电子技术有限公司基于最新的IntelPXA270嵌入式微处理器，结合市场需求，充分发挥芯片本身的性能/功能优势，完成了车载/便携导航产品方案，推动市场更快地推出性能更好，成本更低，更加富有竞争力的产品。基于IntelPXA270的车载/便携导航产品的整体框图如图2。
图2 整体框图
PXA270最小系统
PXA270是Intel开发的高度集成的片上系统微处理器，结合了IntelXScale技术，具有动态电压调整、动态频率调整以及成熟的电源管理，提供工业界领先的MIPS/mW性能。PXA270处理器兼容ARM体系结构V5TE。PXA270的具体型号采用FW(NH)PXA270C1E416，主频416MHz，工作温度范围-40℃~85℃。
PXA270的存储系统包括FLASH和SDRAM。FLASH容量为32MB，SDRAM容量为128MB。FLASH采用两片IntelP30系列的PC28F128P30T85，单片容量为16MB，两片合计32MB。该芯片工作环境温度为-40℃~85℃。SDRAM采用两片MICronMT48H16M32LFCJ-75IT。单片容量为512Mbit或64MB，两片合计1024Mbit或128MB。该芯片为4Mx32x4Banks结构，行地址13位，列地址9位，Bank地址2位，工作环境温度为-40℃~85℃。
调试接口包括RS-232异步串行口及JTAG接口。设备的LCD采用3.5英寸液晶显示屏，并配置相应的触摸屏。LCD采用三星的LTV350QV-F04模块，320RGBx240像素，16.7M色，采用TMR技术；内置了驱动IC(S6F2002)，使得开发相当简单；采用白光二极管背光，使得功耗很低，便于节能。模块的工作温度范围为-20℃~60℃。
触摸屏采用4线电阻式。触摸屏的信号经由UCB1400内部的10-bitADC转变为数字信号经由PXA270读取。触摸屏的型号为T8450FG，工作温度范围是-20℃~60℃。
PXA270内置有MMC/SD/SDIO卡控制器，支持MMC卡规范3.2、SD卡规范1.01、SDIO卡规范1.0，既支持一般读写方式，也支持SPI方式。MMC/SD/SDIO卡可用于固件的升级、地图信息的存储，方便扩展。PXA270内部集成了一个USBClientRev1.1接口，支持12Mbps全速率传输；内置有按键控制器，支持直接输入按键和矩阵按键。
PXA270采用实时时钟芯片RTC4513实现实时时钟，它由系统的锂离子电池供电。PXA270通过串行总线设置和读取RTC4513的时钟信息，GPIO[116]提供片选信号，GPIO[117]提供时钟信号，GPIO[118]提供双向数据线信号。
GPS模块REB-3310采用SirfStarIII芯片组，模块提供商为RoyaLTEk。该模块实现20个通道，支持NMEA-0183V3.0协议，支持DGPS(WAAS/EGNOS/RTCM)，冷启动定位时间37s，热启动定位时间1s，更新率为每秒1次，定位精度小于25米，最大速率514m/s，海拔高度最大18Km。其工作温度范围为-30℃~85℃。GPS模块的UARTportA(主通道)连接到PXA270的全功能串口(SDUART)，主要承载航行和测量的数据及软件命令。GPS模块的UARTportB(辅助通道)连接到PXA270的BTUART，用于接收差分校正数据(DGPS模式)，用于提高定位精度。
设备采用外部+5V直流电源，并配有可充电锂离子电池，在脱离外部电源的情况下可连续工作2个小时。外部+5V直流电源由专用适配器提供，它直接取自汽车上的电源。
美国国家半导体公司LP3971是为低功耗设备设计的电源管理芯片，其B版的缺省电压范围和上电时序控制适合PXA270的要求。可以通过其I2C接口访问其内部寄存器，调节工作模式、电压等参数。其工作温度范围是-40℃~85℃。
电池的充电IC采用LM3658，可为4.2V锂离子电池充电，支持外部直流电源充电和USB充电。在使用外部直流电源充电时，充电电流为50mA~1000mA；在使用USB充电时，充电电流为100mA或500mA。当两者同时存在时，外部直流电源充电优先。电池电量的检测使用AD转换ICADC081S101。
电源开关采用两种方式：真正关电和让PXA270进入深度休眠。真正关电方式是在用户长期不用的情况下才使用的，方式是采用一个拨动开关直接接通或关断LM3658的输入电压。接通时，PXA270进入上电复位时序，开始工作；关断时，系统除充电电路和实时时钟部分外被彻底关闭。第二种方式是让PXA270进入深度休眠，关机即是PXA270进入深度休眠状态。此时电源管理ICLM3971的输入存在，但只提供LDO_RTC这一组输出给PXA270的VCC_BATT，其他几组都被关闭，此时PXA270只消耗0.1014mW的功率。
结语
以上基于IntelPXA270实现了一个基本的车载/便携是导航产品的方案，其实利用PXA270提供的强大功能，已经包括PXA2700G图形协处理器，方案配置可以更加灵活，比如添加车载摄像监控功能，实现多媒体处理中心的应用等。更具体的情况请进一步参考由深圳市亿道电子技术有限公司推出的Liod/EELiod等参考设计平台。
参考文献：
1.“IntelXscalePXA27xDeveloperManual(280000-002)”，IntelCorp.
2.“IntelXscalePXA27xDesignGuide(280001-001)”，IntelCorp.
3.“LiodEvluationPlatformuser'sguidev1.0”，深圳市亿道电子技术有限公司