面向車載應用的高性能圖形系統控制器

富士通高性能圖形系統控制器產品整合了“FR81S”這款高性能的CPU內核，是集合彩色顯示和視頻輸入及儀表控制等各種功能為一體的單一芯片解決方案。該系列產品可應用于汽車儀表板，除支持彩色液晶顯示的MB91590系列外，富士通還推出了支持段型液晶顯示的MB91570系列。

概要

下一代車載系統將應用于混合動力車和電動車等新型控制系統，這就要求各控制單元具備更高效能與更高功能整合度，可以預見信息顯示也會相應地升級。因此這些系統需要高性能的系統控制器，以便能夠對來自各種外圍組件的信息進行實時響應，并運用豐富的圖形化接口來顯示信息。此外，市場對于顯示視頻信息的需求預計將會增長，車載攝影機會被廣泛運用以改善行車安全。

此次，富士通針對車載應用推出了6款“MB91590系列”系統芯片，支持汽車儀表板（儀表面板）和車載HMI系統，將彩色顯示、視頻輸入和儀表控制集成于單一芯片中。該系列產品在1個單塊芯片中，整合了世界級的高性能CPU內核“FR81S”、獨特的Sprite圖形顯示控制器（GDC）、圖形顯示內存（VRAM）、針對外部輸入圖像的視頻捕捉，以及CAN和LIN等通訊功能。由于以往的系統由圖形顯示控制器、控制用MCU和外部圖形顯示內存等部分組成，因此與以往系統相比，新產品系列通過減少外圍電路降低了成本，縮小了芯片封裝體積。此外，由于減少了噪聲產生源的外部連接總線數量，削減了除噪聲組件，因而系統可以更低成本地實現高性能。

圖1所示為系統架構實例。

為保證研發人員順利地將這些產品運用于設計中，富士通提供開發環境套件，包括最新的一線式片上調試器（模擬器）和綜合開發環境SOFTUNE V6。此外富士通還提供Starter Kit和樣本程序、圖形設計工具和圖形庫等，方便不具備該產品內嵌的GDC相關知識的設計者，通過可視化測試顯示屏設計。

表1所示為主要開發工具，圖2所示為開發環境實例。


特點

搭載高性能的新32位CPU內核“FR81S”

該產品采用的CPU內核FR81S在最大內部工作頻率128MHz條件下運行。該產品CAN內嵌式微控制器，可提供世界級的高速處理功能。此外，本產品還內置進行過濾及高速圖像處理的單精度浮點單元，以及防止外部入侵存儲區的內存保護單元。

內置NOR型新閃存架構

新產品內置NOR型新閃存架構(New Flash architecture)，通過利用NOR型閃存高速和低功耗模式，實現程序的高速讀取，從而提高MCU處理能力。

圖形顯示控制器內部集成了2D圖形渲染引擎

除了高級的Sprite技術，包括自動閃爍、移動、動態影像和防鋸齒等，該系列產品還針對汽車儀表板整合了許多顯示功能，包括內部視頻內存、線條描繪、區域復制等。此外，視頻捕捉功能可接收數字YUB/RGB格式的視頻信號，并內置一個NTSC譯碼器來處理模擬視頻內容。它能對捕捉到的影像進行縮放，并可執行90度旋轉。由于它能擴展與顯示串長編碼的圖像，因此能以較少的內存容量來處理視頻數據。

該產品視頻顯示功能有如下特點。

Sprite技術

該產品搭載Sprite引擎，可顯示多達512個512×512點的Sprite圖形。
圖3所示的概念圖中，針對各個Sprite可區分優先級進行顯示。

特殊Sprite

圖4所示為特殊Sprite的功能概要。如圖所示，閃爍（Blinking），移動（Auto Movement），動態影像（Image Switching）3種動作無需CPU的介入。

線條描繪

可用于停車輔助系統，對倒車攝像頭的影像進行線條描繪，顯示點和線等小畫面時使用。
圖5所示為線條描繪實例。

串長編碼

由于視頻數據進行串長編碼，因此減少了視頻內存的容量。
圖6所示為減少視頻內存容量的實例。

針對汽車儀表板系統提供最佳的外圍功能

針對汽車儀表板系統，該產品精選了各種外圍功能包括步進馬達控制器、調試訊號與發出警報用的聲音產生器、以及支持CAN與LIN的UART等，并搭載一個能儲存64條訊息的緩沖區，適合支持車載網絡的控制功能。此外，該產品內置CR內部共振器、硬件監控器以及低電壓檢測電路等，能將所需的外圍組件數量減至最少。
圖7所示為功能框圖（概要）。

低功耗功能

該產品搭載多個內置穩壓器，無需彩色液晶顯示，在低功耗模式下(配件開關OFF狀態)，能夠僅對GDC電路進行單獨的電源關斷。在待機等低功耗模式下，通過電源門控技術關斷處于非工作狀態電路的電源，從而實現低功耗(低漏電)。

針對采用段型液晶顯示汽車儀表板的產品

針對采用段型液晶顯示的汽車儀表板，富士通為了實現設計資源共享，推出兩款“MB91570系列”產品。它去除了GDC部分，內置LCD控制器，其他的外圍資源均與MB91590系列相同。因此，除了圖形功能外，這兩個系列產品的軟件資源也可共享，從而能夠降低開發成本。

小結

富士通今后將針對各種汽車儀表板的需要（大畫面、大容量、超級省電等），繼續擴充產品陣容，不斷推出性能更佳的產品。

圖8所示為面向汽車儀表板的32位微控制器開發路線圖。