Starterkits und Referenzdesigns für eine zügige Produktentwicklung

Übersicht: Starterkits und Referenzdesigns

28. April 2008, 15:28 Uhr | Joachim Kroll und Frank Riemenschneider

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

Video-over-USB-Referenzdesigns von Cypress und Mobilygen

Cypress Semiconductor und Mobilygen, ein Anbieter stromsparender H.264-Codecs, bieten zwei Referenzdesigns zur Umwandlung beliebiger Video-Dateien in das H.264-Format für mobile Geräte an. Die Referenzdesigns „Crusher“ und „Crusher Capture“ nutzen den USB-Controller EZUSB FX2LP von Cypress und den H.264-Codec MG1264 von Mobilygen, um den H.264-Video-Encoding-Prozess bis auf das Fünffache der Wiedergabe-Geschwindigkeit zu beschleunigen. Der Video-Standard H.264 hat das Qualitätsniveau von MPEG-2, benötigt jedoch nur die halbe Bitrate. Der Standard erfreut sich rasch wachsender Beliebtheit beispielsweise im Apple-Video-iPod, in der Sony-PS3 und -PSP und in HD-DVD- und Blu-Ray-Disc-Spielern.

Der EZ-USB FX2LP ist ein voll integrierter Peripherie-Controller, der einen 8051-Mikroprozessor, eine serielle Schnittstelle, einen Hochgeschwindigkeits-USB-2.0-Transceiver, On-Chip-RAM und -FIFO sowie eine programmierbare Allzweck-Schnittstelle (GPIF) enthält. Der Baustein unterstützt die elementaren USBFunktionen und entlastet damit den jeweiligen System-Prozessor. Er weist eine Datenrate von 480 Mbit/s, 16 Kbyte On-Chip-Speicher und bis zu 40 programmierbare I/O-Leitungen auf. Das 5 × 5 mm2 große VFBGAGehäuse eignet sich für kompakte, mobile Anwendungen. Der Codec MG1264 von Mobilygen ist in der Lage, H.264-Videos in voller Auflösung zusammen mit zwei AAC-Audiokanälen gleichzeitig zu codieren und zu decodieren und nimmt dabei insgesamt nur 185 mW auf.

Das Referenzdesign Crusher (Bild 5) bietet eine hardwarebeschleunigte Drag-and-Drop-Oberfläche und arbeitet schneller als in Echtzeit. Die System-Partitionierung des Crusher-Referenzdesigns nutzt den Personal Computer für die Video-Decodierung und Audio-Transcodierung sowie zum Senden von Komponenten-Video (YUV) über den USB-2.0-Controller EZ-USB FX2LP an den MG1264-Codec. Das Referenzdesign Crusher-Capture bietet zusätzlich die Fähigkeit zum Erfassen und Codieren von D1-Video in voller Auflösung sowie von Stereo-Audiosignalen aus analogen Quellen. Die Applikations-Software kontrolliert die Betriebsart und ermöglicht dem Anwender den einfachen Wechsel zwischen Echtzeit-Erfassung und Formatumwandlung, ohne dass Tasten oder Schalter für die Konfiguration betätigt werden müssen.

Die Video-Referenzdesigns Crusher und Crusher-Capture enthalten Schaltpläne, Gerber-Dateien und Layoutdateien, damit das Leiterplattendesign bei Bedarf individuell abgewandelt werden kann. Ein Software-Development-Kit (SDK) enthält Treiber, eine GUI-basierte Beispiel-Applikation sowie Quellcode, der zur Entwicklung von Produkten für Windows, Mac und Linux genutzt werden kann.

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Bild 5. Mit dem Crusher-Referenzkit können H.264-Daten in fünffacher Wiedergabe-Geschwindigkeit codiert werden. (Bild: Cypress)

Die „SnakeBytes“-Entwicklungsplattform von EBV besteht i.d.R. aus einem Prozessorboard und kann durch ein Peripherie-/Coprozessorboard mit FPGA-Baustein und I/O-Boards ergänzt werden. Schon seit ca. einem Jahr bietet EBV das FPGA-Board DBF2S30 auf der Grundlage eines Altera-Stratix-FPGA an. Alternativ zu diesem Board mit High-End-Baustein bietet Altera jetzt auch eine Platine mit einem Low-Cost-FPGA aus der Cyclone-III-Familie an. Dieses Zusatzmodul DBF3C120 (Bild 3) hat 120 000 Logikelemente und sieben I/O-Slots mit 64 I/O-Signalen zur Anbindung an verschiedene Schnittstellen. Die Verbindung zum Prozessorboard kann über PCI oder Local Bus hergestellt werden. Der Local Bus der SnakeBytes hat den Vorteil zweier unabhängiger Schnittstellen: Neben einem schnellen Memory Mapped Interface kann die „Avalon“-Schnittstelle des Altera-SOPC-Builder-Kits verwendet werden, bei der man ohne HDL-Programmierung auskommt.

Als Coprozessor kann auf dem Cyclone-III-Board ein Nios-II-Embedded-Prozessor von Altera implementiert werden. Dieser Prozessor kann z.B. Aufgaben in Motorsteuerungen oder industriellen Netzwerken übernehmen, für die normalerweise mehrere Bausteine notwendig wären. Das DBF3C120 kostet 599 Euro (www.ebv.com/dbf3c120). Die Software-Entwicklung erfolgt über die Quartus-II-Design-Software, deren Web-Edition von der Altera-Website (www.altera.com) heruntergeladen werden kann.

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Bild 3. Das Cyclone-III-Board aus der SnakeBytes-Reihe von EBV ergänzt ein Prozessorboard um Coprozessor-Fähigkeiten und Peripheriefunktionen. (Bild: EBV)

Das Netzwerk-Gateway-Referenz-Design-Kit, kurz ATNGW100 (Bild 4), stellt ein voll ausgestattetes Linuxfähiges Evaluierungssystem dar. Ein vorgefertigtes Linux-Image und weitere Anwendungen sind vorinstalliert. Für die Schnittstellen werden auch im Quellcode verfügbare Treiber mitgeliefert. Kernstück des Boards ist der 32-bit-RISC-Prozessor AVR32-AP7. Der AT32AP7000 verfügt neben mehreren Standard-Schnittstellen wie SPI, I2C, USART, synchrone serielle Hochgeschwindigkeits-Schnittstellen und diversen Timern mit PWM-Einheiten auch über speziell für den PDA-Markt ausgelegte Peripherien wie ein USB-Modul, eine Kamera-Schnittstelle, zwei separate Ethernet-MACs, einen LCD-Controller und eine Audio-Schnittstelle zur Sprach-Ein- und -Ausgabe. Das Bauteil verfügt außerdem über eine 32/16/ 8 bit breite externe Busschnittstelle mit direkten Anbindungsmöglichkeiten für SDRAM, SRAM und NAND-Flash-Speicher.

Bei dem ATNGW1000 handelt es sich um ein komplettes Evaluation-Board, welches alle Standard-Schnittstellen auf der Platine aufweist. Alle anderen Schnittstellen sind auf zusätzlichen Pfostensteckern herausgeführt. Mit dem Referenz-Design-Kit wird nur das reine Board geliefert. Zusätzliche unterstützende Software ist auf der Homepage von Atmel (www.atmel.com) kostenlos herunterladbar. Mit dem AVR32-Studio steht dem Anwender eine vollständige Entwicklungsumgebung zur Verfügung. Das so genannte Board-Support-Package stellt weitere Treiber und Skripte zur Verfügung, um eine Linux-Portierung an eigene Bedürfnisse anzupassen zu können.

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Bild 4. Das Referenzkit ATNGW100 von Atmel setzt auf dem 32-bit-RISC-Prozessor AVR32-AP7 auf. (Bild: Atmel)

Ethernet-Netze im Labor und in der Fabrikhalle eignen sich nicht nur zur Datenkommunikation. Analog zur Bürowelt sind auch im Industrial Ethernet zahlreiche weitere Dienste möglich. Für die einfache Integration der VoIP-Technologie in Mess-Systeme und Automatisierungskomponenten hat die Hannoveraner SSV (www.ssv-embedded.de) mit dem DIL/NetPC 5370 einen 32-bit-Minirechner in DIL-Modulform entwickelt (Bild 1). Er bietet als Embedded Device Server ausreichend Leistungsreserven, um neben typischen Messdatenübertragungen gleichzeitig auch VoIP-Aufgaben zu bearbeiten.

Diese Reserven stellt ein Blackfin-DSP von Analog Devices zur Verfügung. Der Prozessor BF537 wird mit 600 MHz getaktet und kann auf 32 Mbyte SDRAM, 3 Mbyte NOR- und 8 Mbyte NAND-Flash zugreifen. Ein SD-Kartensteckplatz sorgt für zusätzliche Speichererweiterungsmöglichkeiten. Neben dem 10/100-Mbit/s-Ethernet-Anschluss enthält das Modul zahlreiche weitere Schnittstellen, die für Mess- und Automatisierungsanwendungen wichtig sind (u.a. USB, CAN, seriell, I2C, ...). Kundenspezifische Ergänzungen lassen sich auch über einen einfachen 8-bit-Erweiterungsbus mit Interrupts und Chip Selects anbinden. Mit seiner DIL-64-Bauform ist das System kompatibel zu anderen DIL/NetPC-Familienmitgliedern. Im NORFlash ist ein uClinux-Betriebssystem mit zahlreichen Treibern abgespeichert. NAND-Flash und SD/MMC-Karte sind als Laufwerke in das Linux-Dateisystem eingebunden.

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Bild 1. Der DIL/NetPC DNP/5370 bringt mit seinem Blackfin-Prozessor Voice-over-IP in Messtechnik- und Automatisierungsanwendungen. (Bild: SSV Embedded)

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