一:嵌入式媒体网关的系统架构
嵌入式媒体网关通俗的来说就是一台嵌入式的计算机,其架构和我们平常了解的个人电脑的架构基本类似,只是在普通个人电脑的基础上简化了相关的输入输出设备,以降低整个系统的成本。大多数嵌入式媒体网关的系统框图如下:
从框图我们可以看出来,嵌入式CPU是整个系统的核心,嵌入式CPU本身带有各种各样的外部I/O接口。就上面的框图而言,SDRAM为系统软件的运行提供动态存储器空间、FLASH用来存储系统的固件代码、SATA和USB2.0接口用来连接外部存储装置、PCI Express接口用来给系统扩展其他的功能卡、以太网接口为系统提供网络连接功能。 通常来讲,嵌入式媒体网关运行Linux操作系统,通过网络来访问和控制整个系统。
二: USB3.0主机控制器Upd720200在嵌入式媒体中心中的应用
随着数字媒体的日益普及,高清视频、数码照片的容量动辄几个GB,而大容量闪存、MP4及“海量”移动硬盘等USB设备的不断增加,使我们随时需要传输几GB甚至几十GB的大文件到我们的媒体中心去,如果使用原来的USB2.0接口,传输这些文件往往要等待几分钟甚至几十分钟。这样给用户的体验就非常的不好。为此我们需要引入新一代的USB3.0接口,使用这种接口,不仅能使我们系统能在几十秒甚至几秒就能完成GB级的数据传输而且还能和已有的USB设备保持兼容。
USB3.0又称为SuperSpeed USB。USB3.0包含了USB2.0的所有特性,且USB3.0大幅提升了传输速度,其最大传输带宽高达5.0Gbps,即625MB/s。USB 3.0采用对偶单纯形四线制差分信号线,支持双向并发数据流传输。USB3.0和USB2.0特性对比列表如下:
特性 |
USB3.0 |
USB2.O |
Logo |
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USB接口以及电缆示意 |
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数据速率 |
超高速(最大5.0Gbps) |
高速(最大480Mbps) |
传输线数量 |
两对超高速的传输线路 |
一对 |
数据接口 |
全双工双向数据传输 |
半双工,只能提供单向数据流传输 |
传输协议 |
主机主导传输,设备可以异步请求服务,数据包直接路由到对应外设 |
主机主导传输,数据包为广播方式在总线上传输 |
电源管理 |
多级电源管理方式,支持空闲、睡眠和挂起模式(状态),支持链路、设备和功能层次上的电源管理 |
设备层上的电源管理 |
总线供电 |
在设备未配置的状态下比USB2.0增加50%的电量(150mA),在配置状态下能够提供900mA的电量(比USB2.0增加80%) |
最大500mA |
端口状态 |
端口能硬件监测设备的连接状态,并使端口进入SuperSpeed的数据传输状态 |
硬件检测设备连接状态,由系统软件通过端口命令使端口进入传输状态 |
传输方式 |
SuperSpeed继承USB2.0的4种传输方式,批量传输具备“流式”传输的能力 |
4种基本传输方式:控制、批量、中断和同步传输 |
瑞萨电子作为USB相关规格制定团体“USB Implementers Forum”的核心成员,从1996起年就参与了USB标准的制定及技术开发工作。瑞萨电子于2000年4月向市场推出全球首颗USB2.0标准的主控芯片“uPD720100”,后续又推出了一系列的USB控制芯片,如upd720114-USB2.0 HUB控制芯片,Upd720150-USB2.0 HOST+Device控制芯片等。如今瑞萨电子又推出了世界上首颗符合USB3.0标准的主控芯片Upd720200,并且首批通过USB-IF认证。
目前这颗IC在多家电脑主板厂商获得了批量的应用。事实上,现在市场上的各家做USB3.0 Device端IC的厂商都使用Upd720200来做设备端的兼容性测试。由此可见瑞萨电子的USB3.0产品在行业中的地位。
回到我们的嵌入式媒体网关来说,Upd720200采用PCI Express接口与主机进行通讯,只需要将Upd720200的PCI Express接口与CPU的对应接口直接连接就好了。uPD720200在嵌入式系统中的应用,部分原理图如下所示意:
针对嵌入式应用,我们提供Windows和Linux两种操作系统下的驱动程序,大大减小客户端驱动软件编写的工作量,便于用户能快速的将这个器件集成到他们的应用中。
三:USB3.0 接口给用户带来的良好体验
在家庭中用到的嵌入式媒体网关,主要是用来存储用户高清视频和照片的。而这些高清视频的文件体积都非常的巨大,譬如一部90分钟的1080P的高清电影,其占用的存储空间可能需要25GB左右,那么使用不同的USB技术传输这些数据需要消耗的时间我们做了一个对比,从中我们就可以发现其中巨大的差距以及USB3.0给用户带来良好体验。
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典型文件大小 |
1GB |
6GB |
16GB |
27GB |
全速USB(USB1.1) |
22分钟 |
2.2小时 |
5.9小时 |
9.3小时 |
高速USB(USB2.0) |
33秒 |
3.3分钟 |
8.9分钟 |
13.9分钟 |
超高速USB(USB3.0) |
3秒 |
20秒 |
53秒 |
70秒 |
综上所述,在嵌入式的媒体网关中加入USB3.0主机接口器件Upd720200,当连接USB3.0的设备向其传输体积巨大的媒体文件时,可以给用户带来非常好的使用体验。
目前,瑞萨电子中国区授权代理商世强电讯可为USB3.0主控芯片提供现货供应。世强电讯拥有强大的技术支持团队和完善的物流体系,同时为瑞萨电子的USB产品线配置了专职的销售和技术支持人员,可以快速响应客户的技术和物流需求。