凯 达 SIP 应 用
一、凯达SiP芯片应用开发

硬件:1、熟悉芯片相关资料
凯达提供的相关SiP芯片的用户手册、参考电路原理图
2、设计系统原理图
根据产品需要对凯达公司提供的参考电路原理图做裁剪即可。
3、设计PCB板图
凯达公司的SiP芯片是BGA封装,但外围电路不需要存储器等高速电路的设计,会使用Protel的电子工程师就可以设计PCB。
4、制板
凯达SiP芯片采用1.27mm间距的BGA封装,PCB要求的线宽为6mils,过孔直径12mils。由于SiP芯片的外围电路简单,一般系统板采用双面板就可以实现。
5、焊接
需要有焊接BGA封装芯片能力的工厂完成。
6、调试
在保证系统原理图和PCB制造合格的前提下,负责调试的工程师只需要使用示波器就可以开始调试自己的系统主板了。

二、软件开发
1 软件相关资料
    凯达提供的相关SiP芯片用户手册、软件编译工具用户手册或软件供应方提供的帮助文件、Windows CE、Linux等RTOS相关软件开发资料。
2 准备软件开发工具
   使用MIPS SDE交叉编译工具,需在Windows 2000 Professional SP4操作系统运行。
   使用Cygwin交叉编译工具可以在Windows 2000 SP4、Windows XP SP1操作系统运行,需安装凯达提供的专用交叉编译工具包。
   微软提供的嵌入式集成编译环境软件EVC可以在Windows 2000 SP4、Windows XP SP1操作系统运行。EVC需选择MIPS II处理器,安装凯达公司提供的SDK。
   准备串口电缆(Tx、Rx交叉)、P2P方式的网线。

2-1 熟悉应用开发环境
    凯达公司提供RTOS的BSP包括所有的硬件驱动,用户工程师只需要根据凯达公司提供的相关例程熟悉交叉编译工具和开发板即可。

2-2 编写应用软件
    熟悉开发工具软件后,应用软件开发工程师即可进入实际的应用产品开发工作。

技术人员要求
    能够熟练使用C、C++语言编程,经过对凯达公司提供的开发板和例程的熟悉,掌握Windows CE、Linux等RTOS提供的API都可以进行应用软件的编写、开发工作。

三、应用典型案例:
  深圳某开发单位研发税控机;使用某32位处理器软硬件设计开发工作量约80人×月;使用64位SIP芯片设计开发工作量仅5~6人×月,主要工作为应用软件移植、调试。

  凯达推出的SiP系列芯片中有专门针对税控机推出的国内第一颗税控专用SiP芯片。该芯片出来拥有凯达系列SiP芯片的基本配置外,可以直接驱动三星KD打印头,可以用于生产一、二、三类税控机。
硬件的适用性

  1. 税控专用SiP芯片的基本性能,与税控机相
关国标中对硬件的要求进行对照分析。
  1. MCU:专用芯片中集成了64bit RISC CPU,与传统的税控机采用的单片机(MCU)等相比,其数据处理能力和对整个系统的控制能力具有无比的优势。
  2. 实时时钟系统:专用芯片中集成RTC,简单的编程即可在相同中实现实时时钟系统,并且专用芯片外部可以配备备用电池,可同时保证断电的情况下实时时钟系统的运行与数据备份。专用芯片连接一个32.768 kHz的晶振,系统时钟日误差远远小于10s。
  3. 电源及系统复位:由专用芯片外围电路完成。
  4. 电源模块:专用芯片需要使用3.3V与1.8V电源,可以由一个5V的AC/DC转换芯片给芯片外围电路提供电源,在外围电路由专门的电源管理芯片负责给专用芯片提供所需电源。现在的AC/DC转换芯片与电源管理器件对电压有非常好的适应性,可以非常容易实现规范中对供电电路的电气需要。
  5. 数据存储器:专用芯片内部集成了512Mb~8Gb的Nand Flash,此非易失性存储器可以用作程序代码、汉字字库和税控、发票、税控卡的相关数据。提供的存储容量远远大于规范要求的存储容量。
  6. IC卡接口:专用芯片可以连接两个IC卡接口,并且符合规范中的要求,外围电路简单。
  7. 串口:专用芯片带有2个串口,并可以扩至4个串口,除可以满足规范对1个串口的要求外,可以同时连接手写识别装置、条形码读码器等设备,有非常好的扩展性。
  8. USB口:专用芯片集成了一个USB主端控制器(Host Controller),满足规范对USB接口的要求。
  9. 打印机接口:专用接口可以直接连接韩国三星公司的三星KD打印头,无需打印功率控制电路。
  10. 点阵LCD显示器接口:专用芯片直接支持192×64全点阵液晶显示器,可以实现图形显示和显示12×4个(16×16点阵)汉字。
  11. 阵列键盘接口:专用芯片直接支持。
  12. 状态显示:由于处理器采用了64位RISC CPU,可以通过软件方式,在LCD显示器上显示系统的工作状态或者通过专门的外接电路由状态指示灯来实现对工作状态的显示。
  13. 丰富的可扩展的接口:专用芯片带有64个GPIO,可以通过编程将GPIO扩展成指定设备的接口,如钱箱等,而无需增加专门的控制电路,扩展的成本近乎为零。
四、电气性能的适用性
  1. 低功耗的绿色税控机,由于采用了先进的SoC技术、SiP技术,基本芯片采用了0.18μm工艺,专用芯片的功耗仅不到3W,与传统税控机相比,采用专用芯片制造的税控机可以称作是绿色税控机。
  2. 工作温度达到,0℃~75℃,符合商业级芯片的标准,远远超过规范对工作温度的要求。由于整台税控机基本由单颗芯片组成,外围电路非常简单,因此整个电路对于环境温度和湿度的适应能力要高于复杂电路组成的系统。
  3. 电源适应能力,由于电路简化,电源电路的负担减轻,在相同成本下,可以采用性能更高的电源转换芯片和电源管理芯片。
  4. 电磁兼容性,整个硬件系统基本包含在一个芯片中,对于电磁干扰、磁场干扰等具有复杂电路系统不具有的强抗干扰性。
  5. 抗振动和抗冲击性能,整个系统电路的电路板面积非常小,仅100cm2,对于电路部分而言,其抗振动、抗冲击、抗碰撞的性能都优于大面积的电路板。
  6. 防水性能,超小的电路板面积、基本电路的低功耗,使得在整机设计时可以对电路进行防水构造的设计,如对电路加盖、加防水保护罩等,而不会影响整个系统电路的散热性能,同时增加的成本也非常低。这是复杂电路所无法实现的。

五、其它
(1)小尺寸的系统电路:使用税控专用SiP构造的税控机主控板可以直接实现一、二、三类税控机的全部功能,并且SiP芯片的外围电路仅需少量电平转换芯片和必须的无源器件、插接件。使得整机的体积可以减小,以减小税控机的占用空间。
(2)强大的CPU,丰富的可扩展性和外设接口,使得整机可以在满足国标规范的前提条件下,扩展出更加方便、实用的用户接口,在不额外整机成本的基础上,使税控机更加人性化,更加容易使用,从而最大程度地方便用户。
(3)最方便的税控软件开发和更新:凯达SiP芯片在系统开发时仅需通过串口、网络端口就可以进行软件的调试,并且提供了GNU的交叉编译工具,无需专用仿真器,无需购买任何专用编译工具软件。在更新程序时可以通过网络端口操作。

六、其他应用设计

6-1 车载电子设备
    凯达系列中高端的SiP芯片,内部集成了大容量的SDRAM和Nand Flash、LCD/CRT的显示驱动、PCMCIA接口。是国内第一颗可以运行Windows CE的嵌入式芯片。可以用于开发车载电子设备,如电子地图等。同时可以通过外部连接GPRS(CDMA)、GPS模块,实现卫星定位、实时数据无线传输的功能。

6-2 便携式电子设备
    采用凯达凯达系列中高端的SiP芯片,可以运行Windows CE、Linux等带GUI的RTOS,可以用于PDA、电子书、电子书包等便携式电子设备。

6-3 智能家电
    凯达SiP芯片内置10/100M Ethernet、串口、PCMCIA等,可以通过有线、无线通信手段进行数据传输,并可以直接通过宽带、ADSL等接入Internet。同时主控电路简单,功耗小。可以嵌入到小的空间中,适合用于作为智能家电的主控芯片。

6-4 工业控制机
    凯达公司专门采用工业级标准的裸片,生产符合工业级标准的SiP芯片。可以用于各种工业控制系统。

    迄今;用户使用64位嵌入式SIP集成电路芯片已获得多项国际、国内发明专利

 
应用开发系统
 
一、凯达SiP芯片的应用开发系统介绍

1、税控、POS系列SiP芯片开发套件介绍
开发板:

  1. 2个串口
  2. 网络接口
  3. USB主端接口
  4. PS2鼠标/键盘接口
  5. 税控专用加密卡接口(可连接双卡)
  6. 税控专用打印机接口(可直接连接三星KD税控专用单芯片打印头)
  7. 点阵LCD接口(192×64全点阵液晶显示器)
  8. 小尺寸TFT LCD(TTL)接口
  9. 大尺寸LCD(LVDS)接口
  10. 一路音频输出(双声道)

2、开发板调试工具介绍:
串口连接电缆(Tx与Rx交叉)、P2P直连网线、PC(Windows 2000、512MB),无需使用其它任何仿真器和JTAG电缆等工具。

3、软件编译环境:
与很多嵌入式芯片需要专门的开发环境不同,凯达SiP使用的开发环境是免费的,可以在Windows、Linux操作系统下进行应用软件的开发。??
目前可以使用的软件编译开发环境:
MIPS官方交叉编译器(MIPS SDE)
Cygnus(Cygwin、Linux环境下的交叉编译工具)
EVC(微软提供的嵌入式系统软件开发工具)

4、目前可以提供的Boot loader
PMON:可用于非RTOS环境下的软件开发和引导Linux、uCOS-II
Eboot:用于引导Windows CE.Net
近期可以提供:Red boot:应用引导Linux、eCos等RTOS

5、应用软件的基本环境:
5-1 非RTOS应用软件开发
使用开发工具:凯达SiP通用开发板、串口电缆(Tx、Rx交叉)、网线。
需要软件环境:PMON、MIPS SDE
可应用范围:低端税控收款机、凯达SiP应用软件开发培训、简单工业控制系统。

5-2 Windows CE.Net
使用开发工具:凯达SiP通用开发板、串口电缆(Tx、Rx交叉)、网线、TFT LCD。
需要软件环境:Eboot、基于凯达SiP的Windows CE.Net SDK、EVC
可应用范围:基于智能家电、工业控制、车载电子等图形界面的高端嵌入式产品。

5-3 Linux
使用开发工具:凯达SiP通用开发板、串口电缆(Tx、Rx交叉)、网线、TFT LCD。
需要软件环境:PMON、MIPS SDE、基于凯达SiP的Linux BSP。
可应用范围:高端税控收款机、智能家电、工业控制系统、车载电子设备、便携式设备等等。

5-4 uCOS-II
使用开发工具:凯达SiP通用开发板、串口电缆(Tx、Rx交叉)、网线。
需要软件环境:PMON、MIPS SDE、基于凯达SiP的uCOS-II BSP。
可应用范围:税控收款机、智能家电、工业控制系统。

5-5 其它
我们正致力于构造更多、更完善的RTOS平台,包括:eCos、VxWorks等。

二 开发板使用说明:

1、电源:使用标准5V输出的电源适配器。
2、上电前准备工作:

  1. 将凯达公司提供的Boot程序(PMON和Eboot)烧录到AM29F040B。
  2. 检查电源和地是否短路
  3. 连接电源适配器
  4. 将烧录好Boot程序的Flash插到ROM插座。
  5. 连接串口电缆
  6. 连接以太网线(直连)

3、PC机设置:
使用PMON作为Boot程序,PC需安装MIPS SDE。按凯达提供的开发板用户手册设置超级终端和配置网络IP地址。
使用Eboot作为Boot程序,PC需安装微软提供EVC(可免费下载)和凯达提供的SDK软件包。按凯达提供的开发板用户手册设置超级终端和配置网络IP地址。

4、其它准备工作
需要用于税控机开发,需要连接行列键盘、192×64点阵液晶显示器、三星KD打印头、税控加密卡读卡器。
需要用于开发其它无GUI系统,可根据凯达提供的使用手册使用相关端口。
需要用于Windows CE、Linux(带GUI)的系统,需要连接PS2鼠标/键盘、TFT-LCD(TTL接口)或者LCD(LVDS接口),接口标准参照技术手册。

5、上电
一切需要连接的外部设备和电缆连接好后,可以上电操作。PC需打开超级终端,便于从串口观测系统的运行状况。
为了便于客户的开发工作,凯达提供的PMON等Boot程序,将保留客户操作界面,方便客户下载自己编译的应用程序和调试应用程序。具体方法参照用户手册。
如上电后超级终端没有信息,处理方法参照用户手册。

6、应用软件的编写和编译
凯达公司随开发板提供相关的RTOS的使用说明和API说明。便于客户的应用软件开发。同时还提供一定的例程,为客户熟悉开发板、软件编译工具提供参考。

7、例程说明
(1)一个串口的printf、scanf程序,通过串口调试是凯达开发板的一个重要调试手段,在软件调试过程中需要把软件执行过程中的产生的一些信息通过串口在PC的超级终端上反应出来。为方便PC平台下熟练编程的工程师编写代码,按照标准的C下的printf和scanf的格式,提供串口数据传输的API,使开发工程师就像在PC机上调试程序一样调试在开发板上运行的程序。

(2)一个标准的GPIO程序,凯达SiP有48个GPIO,提供了更多的应用产品接口扩展。该GPIO程序实现了对GPIO的初始化等操作,提供了GPIO数据操作的API,方便开发工程师使用GPIO。

提供部分Windows CE、Linux下的开发例程,每个例程的使用在手册中有详细说明。