Osprey 白皮書：Silicon Motion 先進(jìn)的可視化IoT平臺

   【移動通信網(wǎng)】新興的IoT（物聯(lián)網(wǎng)）市場對各種設(shè)備通過Internet進(jìn)行無縫通信具有啟發(fā)意義。但I(xiàn)oT產(chǎn)品各不相同，設(shè)備和數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化尚未建立。這為設(shè)計(jì)者帶來了諸多挑戰(zhàn)，其中，為產(chǎn)品和應(yīng)用程序?qū)ふ易罴训脑O(shè)計(jì)平臺就是一大挑戰(zhàn)。就可視化IoT平臺而言，關(guān)鍵要素包括行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)處理器、健全的I/O、可視化顯示器、面板接口(包括觸摸屏功能)和可靠的系統(tǒng)存儲器。SiliconMotion的Osprey工業(yè)級IoT在可視化IoT應(yīng)用平臺上提供了這些功能。

    Osprey是全新建立的，能夠滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硬件和工業(yè)要求(包括專為可靠性和較長產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)的組件產(chǎn)品)。工業(yè)級IoT產(chǎn)品往往需要更高的標(biāo)準(zhǔn)。Quarkx86指令集架構(gòu)和健全的I/O使得Osprey成為一款有著廣泛應(yīng)用軟件、操作系統(tǒng)和開發(fā)工具支持的高效能SoC處理器，同時(shí)符合工業(yè)產(chǎn)品的要求。

    SiliconMotion的低功耗SM750嵌入式圖形處理器可通過雙模擬或雙數(shù)字RGB獨(dú)立驅(qū)動兩個(gè)顯示器，分辨率從VGA到全高清1920x1080，且一般功耗低于1w。SM750的ZVport能夠?qū)⒁曨l數(shù)據(jù)直接輸出到幀緩存。SiliconMotion之Ferri-eMMC®的設(shè)計(jì)是大量嵌入式應(yīng)用的理想選擇，且完全符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)eMMC/JEDEC4.5協(xié)議。Ferri-eMMC®繼承了FerriTM家族的最佳技術(shù)，提供了先進(jìn)的NAND管理、糾錯(cuò)、壞塊管理和運(yùn)行狀況監(jiān)視等功能，能夠讓Ferri-eMMC®提供更穩(wěn)健的數(shù)據(jù)完整性和保護(hù)。通過高度可靠的NAND管理技術(shù)和客制化固件設(shè)計(jì)，使得Ferri-eMMC®成為當(dāng)前工業(yè)級嵌入式應(yīng)用市場最佳的終極固態(tài)存儲器。

    Osprey是成熟的工業(yè)級設(shè)計(jì)組件，可簡化設(shè)計(jì)、降低功耗以及通過加快上市時(shí)間的優(yōu)勢來降低BOM。

    工業(yè)級IoT為各種產(chǎn)品開拓了新的市場機(jī)遇

    工業(yè)級IoT的系統(tǒng)范圍相當(dāng)龐大，包括傳感器、處理器、可讓數(shù)據(jù)在多計(jì)算平臺上進(jìn)行共享的連接和存儲技術(shù)以及能夠加快用于優(yōu)化系統(tǒng)和性能的分析功能。雖然分析功能在云中可用，但許多系統(tǒng)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣和人機(jī)接口上實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控、控制和連接到本地服務(wù)器。

    人機(jī)接口(HMI)設(shè)備(如家庭監(jiān)控、工業(yè)級控制、智能標(biāo)牌、智能電梯和智能自動售貨機(jī))只是可使用該產(chǎn)品的一小部分。隨著新產(chǎn)品理念的發(fā)展，許多有趣的應(yīng)用仍在不斷涌現(xiàn)。智能電梯可對您進(jìn)行識別并自動選擇您所要到達(dá)的層樓。未來，這些產(chǎn)品在工業(yè)和醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用將扮演重要角色，在消費(fèi)者應(yīng)用中同樣如此。技術(shù)和產(chǎn)品具有商業(yè)意義的結(jié)合，將使工業(yè)級IoT市場獲得增長動力。工業(yè)級IoT產(chǎn)品需要嚴(yán)格的質(zhì)量、可靠性以及較長的使用壽命周期。這就需要專為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)的組件。

    雙顯示客戶端數(shù)字標(biāo)牌POSKiosk醫(yī)療設(shè)備

    工廠自動化/HMI測試儀器多功能打印機(jī)監(jiān)視設(shè)備(DVR)智能基礎(chǔ)設(shè)施

    Osprey可視化IoT平臺

    由于IoT尚處早期階段，研究人員必須在所連接設(shè)備的應(yīng)Osprey系統(tǒng)圖用程序和數(shù)據(jù)之間建立標(biāo)準(zhǔn)。最佳方法是從工業(yè)級設(shè)計(jì)組件的一系列標(biāo)準(zhǔn)開始。Osprey使用了最佳的組件，如Quark、Ferri-eMMC®和SM750嵌入式顯卡，以建立理想的小型、低功耗電腦展示平臺。內(nèi)置式4端口USB集線器和音頻提供了強(qiáng)大的功能和接口。

    當(dāng)今基于手勢的GUI相當(dāng)普遍，Osprey可通過可視化和觸摸互動來構(gòu)成理想的可視化IoT產(chǎn)品開發(fā)平臺。交互式觸摸顯示器是用戶與IoT設(shè)備進(jìn)行通信的有效方法。Osprey是一個(gè)開放式平臺，支持Linux和Qt圖形庫，它對x86ISA的支持意味著對從操作系統(tǒng)到應(yīng)用程序大量軟件的支持。

    Osprey功能描述

    IntelQuarkX1000是32位Pentium級SoC，且在現(xiàn)有的x86軟件中有良好的基礎(chǔ)。Quark包括廣泛的I/O，如以太網(wǎng)、USB主機(jī)和設(shè)備、串口、SPI、SDIO和GPIO端口等。PCI-e端口用于連接SM750GPU，而SDIO接口則連接到Ferri-eMMC®。與Intel的Galileo系統(tǒng)一樣，Osprey也利用了其與ArduinoShield卡連接器的兼容性，支持人們熟悉的Arduino集成開發(fā)環(huán)境。ShieldI/O卡支持無線(Wi-Fi、藍(lán)牙、Zigbee)、傳感器、繼電器、電機(jī)控制、網(wǎng)絡(luò)和其它設(shè)備。Arduinoshield生態(tài)系統(tǒng)使用與現(xiàn)有ArduinoUnoR3引腳布局(Arduino1.0引腳分配)兼容的卡。

    Ferri-eMMC®將成熟的控制器技術(shù)、NANDFlash和組件整合進(jìn)一個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)100-ballBGA及1.0mmpitch封裝，能夠在符合JEDEC4.5協(xié)議的設(shè)備中提供更加柔性的PCB設(shè)計(jì)和低成本生產(chǎn)。

    功能包括：

    "先進(jìn)的ECC管理，包括錯(cuò)誤糾正、壞塊管理和運(yùn)行狀況監(jiān)控等功能，能夠提供穩(wěn)健的數(shù)據(jù)完整性和保護(hù)。

    "DataRefresh和EarlyRetirement能夠確保數(shù)據(jù)的可靠性，并增加了對不穩(wěn)定電源或突然斷電的先進(jìn)保護(hù)。

    "先進(jìn)的耗損均衡分配方案/跨所有NAND閃存設(shè)備的擦除周期，結(jié)合較低的寫入放大系數(shù)，使得內(nèi)存使用壽命最大化。

    "可在商用級(-25°C至85°C)和工業(yè)級溫度(-40°C至85°C)中實(shí)現(xiàn)。

    "提供2GB至32GB容量配置。

    "安全擦除和多用戶數(shù)據(jù)安全區(qū)可讓受控制的用戶訪問安全數(shù)據(jù)區(qū)。

    Ferri-eMMC®支持HS200并有MLC和SLC操作模式。在16GBSLC模式下，首選以每秒140MB的速度連續(xù)讀取，最高可達(dá)每秒75MB的寫入速度。SMI提供可自定義固件，支持自我監(jiān)控、分析和報(bào)告運(yùn)行狀況。

    SM750嵌入式圖形處理器通過以下方式支持兩個(gè)獨(dú)立的顯示輸出：

    "雙模擬RGB視頻(各三路8位DAC)，最高達(dá)300MHz。Osprey兩路VGA包含一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)15針VGA接口和一個(gè)排針接口。

    "雙數(shù)字視頻RGB輸出(2x18位或單24位)。Osprey使用24位進(jìn)行HDMI輸出。

    "分辨率支持：從VGA640x480至最高的全高清1920x1080。單顯示最高為1920x1200。

    SM7502D引擎包括一個(gè)前端色彩空間轉(zhuǎn)換器(CSC)，通過光柵操作支持縮放和可編程CSC。視頻引擎還支持后臺YUV至RGB轉(zhuǎn)換及XY擴(kuò)展，硬件“視頻覆蓋”功能也支持后臺CSC和縮放。

    縮放視頻端口(ZVport)接口啟用外接數(shù)字視頻源或MPEG解碼器，以將數(shù)據(jù)直接輸入到幀緩存。ZV端口可捕捉/串流一個(gè)16位或兩個(gè)獨(dú)立的8位數(shù)字視頻源。格式可以是RGB或YUV，并支持前端色彩空間轉(zhuǎn)換器。SM750可為大量的可視化應(yīng)用需要提供視頻捕捉和雙獨(dú)立顯示方案。

    Osprey開放式平臺–可視化IoT應(yīng)用

    入門級人機(jī)接口(HMI)是Osprey開方式平臺的理想應(yīng)用。IoT設(shè)備需要一個(gè)人機(jī)接口來訪問系統(tǒng)架構(gòu)，而小型和低功耗的可視化觸摸系統(tǒng)是本地用戶接口控制的完美搭配。您可通過將觸摸顯示器連接到Osprey來創(chuàng)建應(yīng)用。觸摸屏可連接到內(nèi)置USB集線器或通過串行端口進(jìn)行連接。USB集線器用于其它設(shè)備，包括掃描儀、打印機(jī)或讀卡器。入門級標(biāo)牌產(chǎn)品使用專為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)的組件，可降低功耗且占地小。工業(yè)級HMI、測試設(shè)備、POS和醫(yī)用面板設(shè)備非常適用于基于Osprey平臺的產(chǎn)品應(yīng)用。

    工業(yè)級與消費(fèi)級IoT–不同的要求

    消費(fèi)級IoT應(yīng)用(如智能設(shè)備和智能顯示器中的觸摸屏)需要設(shè)備功耗較低、小型和低開發(fā)成本，可連接到Internet、控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、訪問電子郵件、播放音樂視頻以及連接到云和社交網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序而無需另一臺電腦或計(jì)算設(shè)備。簡單的可視化用戶接口應(yīng)用范圍廣泛，Osprey提供了用于產(chǎn)品應(yīng)用設(shè)計(jì)和開發(fā)的可視化IoT平臺。想像一下用作數(shù)字相框以顯示數(shù)字照片的家電控制面板，包括當(dāng)今的智能手機(jī)和平板設(shè)備可控制音量。顯示器在周圍無人時(shí)可進(jìn)入睡眠模式，而當(dāng)有人進(jìn)入?yún)^(qū)域時(shí)可通過動態(tài)傳感功能喚醒。 

    在生產(chǎn)環(huán)境下，Osprey可提供一個(gè)顯示器用于操作員界面，以及通過裝配線上的檢測相機(jī)提供第二個(gè)顯示器驅(qū)動的視頻。捕捉的視頻可進(jìn)行縮放并顯示在操作員面板(帶HMI控制)的窗口中，而高分辨率版本可驅(qū)動第二個(gè)顯示器以獲得更高的清晰度。傳感器和診斷數(shù)據(jù)(本地和通過網(wǎng)絡(luò))可通過兩個(gè)顯示器進(jìn)行查看，可向操作員提供更實(shí)時(shí)的信息，從而提高效率和生產(chǎn)率。這些只是Osprey可實(shí)現(xiàn)的許多產(chǎn)品理念中的一部分。

    總結(jié)

    Osprey可通過工業(yè)級平臺解決方案，縮短所連接應(yīng)用程序和可視化IoT產(chǎn)品的開發(fā)周期。使用為工業(yè)級應(yīng)用設(shè)計(jì)的三個(gè)主要組件(QuarkX1000、Ferri-eMMC®和SM750嵌入式圖形卡)，Osprey能夠滿足建立在成熟技術(shù)上的可視化IoT應(yīng)用的小型、低功耗和低預(yù)算要求。這些設(shè)備都具有壽命周期承諾以滿足工業(yè)級應(yīng)用的要求，并按工業(yè)溫度等級提供。Osprey是專為工業(yè)級產(chǎn)品開發(fā)而設(shè)計(jì)的開放式平臺，能夠更快地引進(jìn)和開發(fā)IoT產(chǎn)品。