一種新穎的多媒體SoC芯片—Virgine G2

芯片的結構
芯片的結構如圖1所示，主要由CPU、2D圖象加速器、音頻引擎及周邊外設組成。
32位微處理器EISC SE3208
Virgine G2芯片中內嵌的EISC CPU：SE3208是該公司自主版權的32位CPU，內含2路4Kbyte的Cache，最大頻率為45MHz。
EISC(可擴展的指令集的計算),基于RISC，使用精簡指令集，指令運行為單時鐘周期，但是它融合了CISC的優點，代碼密度非常高，體積小，功能卻很強大，非常適用于作為嵌入式的MCU。
EISC CPU使用定長的16位指令，操作數可以靈活擴展為16位/32/64位，這是通過擴展寄存器和擴展指令實現的。
EISC CPU的程序代碼小，并且向上兼容，16位/32位/64位 EISC CPU的代碼可以通用，方便升級。
EISC CPU全部使用C/C++語言進行開發。
基于3D的2D圖形加速器
Virgine G2芯片的圖象加速器最高工作頻率為90MHz。
其CRT控制器支持NTSC/PAL及SVGA顯示，還支持和外部電視信號的疊加，每行最大1024個像素，16 bit彩色模式，支持紋理和實時貼圖、透明和a(半透明)變換、圖像旋轉和放大/縮小等等(見圖2)。
貼圖性能：每秒處理580個對象(測試條件是：80MHz工作頻率下，320×240顯示模式，256×256的紋理尺寸)。
最大外接視頻存儲器即frame memory：8M byte DRAM，最大外接紋理存儲器即texture memory：8M byte DRAM。因為DRAM的控制器已經被做在Virgine G2 內部，所以和DRAM芯片的接口很簡單。
貼圖原理與WINDOWS的DirectX兼容,簡介如下：
＊在texture memory中(0X3800000 ---0X381FFFF)有128K byte的隊列，用于發出貼圖命令包。用戶開始將圖片(可支持BMP的各種格式)放在texture memory中的剩余空間(稍小于8M byte)
＊每一個命令包有64 byte，因此共有2048個命令包，并且構成循環隊列。
＊在frame memory中有前后緩沖區，用戶設置好就不用管了。
＊貼圖的過程如下：
① 命令包1，2，3，4，5……，將圖片貼在后緩沖區中，可以有覆蓋、透明、半透明方式，并可以縮放和旋轉，由圖象加速器自己合成一張整幅圖象，這時并不顯示。
② 執行一條 FLIP 指令，前后緩沖區交換，圖象顯示出來，之前發出的命令包被舍棄。
③ 重復過程①和②，這樣就可以實現動畫的播放。該過程與WINDOWS的DirectX兼容，熟悉WINDOWS動畫的人使用起Virgine G2來非常方便。
音頻引擎
Virgine G2支持8/16位最大44.1K Hz 的PCM格式的聲音，在WINDOWS中即為Wav文件。聲音播放原理如下：
＊有32個通道可以同時播放。對應32個寄存器組(分布在0x4800000-0x48003ff中)，指明聲音的地址，播放方式。
＊聲音數據一般放在frame memory或texture memory中除了圖象外的剩余空間，最大可用4M byte。
＊播放長的聲音文件時可以采用中斷方式分段放。
＊每一個通道可以分別設置左右聲道的音量，用2個通道就可以播放立體聲，即一個通道播放左聲道，另一個通道同時播放右聲道。
＊每個通道可以設置音效，如回聲、混響、panning等等。
其余外設
作為SoC芯片，Virgine G2 將可能用到的外設盡量做在芯片內部，大大簡化了外部電路的設計。它含有32個3.3/5V兼容的I/O口，DRAM控制器，2路DMA、4路定時器、2路串行通信口、看門狗、中斷控制器、PWM、PPM(脈寬測量)、2路光筆接口等，并內建RAM DAC(直接輸出R、G、B信號，該芯片也可以輸出R、G、B數字量信號)和PLL電路(外部晶振只用14.318MHz)。
由于圖象加速器和音頻引擎是獨立工作的，CPU只負責對它們的控制，因此CPU在空閑的時間里還可以處理其他任務，如JPEG、MP3、MPEG-1以及其他測量控制任務等等。
開發手段
采用WINDOWS下的VIDE集成環境，使用C/C++語言，調用該公司提供的圖形/聲音庫即可。
仿真是采用在用戶目標板上內建仿真器的方案，即在目標板上運行一個監控程序，用一個串口和PC機通訊，就可以在PC機上調試應用程序。

應用介紹
下面以射擊/射箭運動模擬器為例介紹Virgine G2的應用，如圖3所示。系統方框圖如圖4所示。
在射擊/射箭運動中，用模擬槍上的光筆或箭靶上的傳感器來產生得分的原始數據，Virgine G2收到這些數據后將其變換成分值顯示在電視或顯示器上，同時播放效果聲音。傳統的設計是用PC機加上顯示卡、聲卡來實現，體積較大、造價高。采用Virgine G2后，可以省去PC機，減少了體積，降低成本。
除了在娛樂方面的應用外，Virgine G2還可以應用于嵌入式MIDI、FLASH動畫播放器、高檔儀器儀表的人機接口等等。■

參考文獻:
1. Virgine G2 datasheet, ADChips Co.,Ltd. 2001.


圖1 Virgine G2

圖2 旋轉
注：從texture memory中，可以剪切圖片的部分區域貼到屏幕上，并可以旋轉和縮放。

圖3 打靶

圖4 系統方框圖