芯片筆記 - 手冊參數注釋

芯片手冊參數注釋

  • 基礎參數
    • 外圍設備
      • USB OTG(On-The-Go)
      • 以太網
      • 存儲卡(SD)
      • SDIO 3.0(Secure Digital Input/Output)
      • GPIO(General Purpose Input/Output 通用輸入/輸出接口)
      • ADC(Analog to Digital Converter 模擬信號轉換為數字信號)
      • I2C(Inter-Integrated Circuit 兩線式串行通信總線)
      • SPI (Serial Peripheral interface 串行外圍設備接口)
      • 串口
      • PWM(Pulse Width Modulation脈寬調制)
    • 視頻輸入輸出
      • 4-lane MIPI-CSI接口(Mobile Industry Processor Interface - Camera Serial Interface)
    • 音頻輸入輸出
      • Mic Bias 麥克風的偏置電壓
      • Far Field PDM(Pulse-Density Modulation)
      • 數字音頻接口協議(TDM / I2S)
      • VAD(Voice Activity Detection語音端點檢測技術)
      • EQ(Equalizer均衡器)
      • 濾波器(Filter)
      • DRC(Dynamic Range Control動態范圍控制)
      • 音頻格式G.711、G.726和ADPCM
    • 系統接口
      • JTAG(Joint Test Action Group)
      • perfMon(Performance Monitor)
      • temp sensor溫度傳感器
      • PMU(Power Management Unit,電源管理單元)
      • PLLs(Phase-Locked Loops,鎖相環)
    • 存儲接口
      • 存儲基礎信息
      • DDR
      • NAND flash,NOR flash,UFS和eMMC flash
      • SPI Flash
    • Cores and Fabric處理單元和模塊結構
      • ISP(Image Signal Processing)
      • GDC(Graphics and Display Controller)
      • GDC(Graphic Distortion Correction圖形失真校正)
      • I/D-Cache 指令/數據緩存
      • L2 Cache 二級緩存
      • NEON/VFP(Vector Floating Point)
      • Crypto
      • MMU(Memory Management Unit)
      • HiFi-4(AFE/WWE)
      • 2.5D Graphic Processing

基礎參數

外圍設備

USB OTG(On-The-Go)

  1. 主要應用于各種不同的設備或移動設備間的聯接,進行數據交換,特別是PAD、移動電話、消費類設備
  2. OTG 技術實現在沒有Host(USB總線,PC etc.)時,實現設備間的數據傳送。如數碼相機直接連接打印機USB打印;
  3. 傳統USB設備分A(提供電源VBus,做主),B(外設)兩種;USB OTG增加ID引腳,可以自動識別A,B;

以太網

  1. MAC(Media Access Control),以太網PHY(Physical Layer)是實現以太網通信的兩個關鍵組件,通常集成在一塊芯片,共同實現以太網通信的功能
  2. MAC 和 PHY 區別在于各自關注的層面不同:
    2.1 MAC是OSI模型的第二層(數據鏈路層)
    (1)負責控制網絡中設備之間的數據傳輸。關注如何在網絡中有效地傳輸數據
    (2)管理著數據包的發送和接收,包括地址管理、流量控制、錯誤檢測和修復等功能,通過使用諸如CSMA/CD(載波監聽多路訪問/沖突檢測)等機制來確保在共享網絡中,多個設備可以有效地共享帶寬
    2.2 PHY是OSI模型的第一層(物理層)
    (1)負責在物理介質上傳輸數據。關注如何在物理層面上實現數據的傳輸
    (2)負責將數據轉換為可以在網絡上傳輸的信號,并在接收端將信號轉換回原始數據
    (3)負責管理物理層的一些特性,如電纜的物理連接、信號的傳輸和接收等
    (4)常見的PHY芯片包括100BASE-TX、1000BASE-T等,支持不同的數據傳輸速率和距離。

存儲卡(SD)

  1. SDXC 擴展容量卡,SDHC高容量卡,SDSC(SD)標準容量卡都是存儲卡的一種
  2. SDXC和SDHC都是SD卡(2GB)的升級版本,在容量、速度和兼容性等方面都有所提升,區別主要在于容量、速度和兼容性等方面
    (1)容量:SDHC卡最大支持32GB的容量,而SDXC卡最大支持2TB的容量。
    (2)速度:速度等級也有所不同,SDHC卡有Class 2、4、6、8等不同的速度等級,而SDXC卡則有UHS-I和UHS-II等不同的速度等級。
    (3)兼容性:SDHC兼容大部分支持SD卡的設備,而SDXC卡則可能不兼容一些舊設備
    (4)SD卡有不同的尺寸或形狀:包括standard SD卡, mini SD卡 和 micro SD卡

SDIO 3.0(Secure Digital Input/Output)

  1. 一種用于移動設備的接口標準,SD卡接口的基礎上發展而來,兼容之前的SD卡,并可以連接SDIO接口設備,傳輸速度<104MB/s,比USB慢
  2. 支持種類:SD I/O卡,SD存儲卡,MMC卡,CE-ATA設備
    (1)SD I/O卡:WIFi Card,GPS Card,以太網 Card
    (2)SD 存儲卡:SDXC,SDHC,SDSC(SD)
  3. 電氣接口:電源,時鐘,數據(4bit),控制
  4. SD(SDIO) 模式和 SPI 模式對比
    (1)驅動 SD 卡主要有兩種模式: SD(SDIO) 和 SPI
    (2)SDIO模式:速度更快;硬件更復雜(4條數據線);功耗更高(更多數據線,更高時鐘頻率)
    (3)SPI模式:串行方式傳輸,速度更慢;擴展性差,每個設備共享同一根數據線;硬件簡單,占用2條IO口

GPIO(General Purpose Input/Output 通用輸入/輸出接口)

  1. GPIO引腳可以被配置為輸入或輸出模式,用于讀取或寫入數字信號。輸入模式下,接收來自其他設備的數字信號。輸出模式下,向其他設備發送數字信號。
  2. 通常用于控制LED燈、讀取按鈕狀態等簡單的數字輸入/輸出操作。

ADC(Analog to Digital Converter 模擬信號轉換為數字信號)

  1. 模擬信號是連續變化的電壓或電流信號,而數字信號是離散的二進制信號。
  2. ADC通過采樣模擬信號并將其轉換為等效的數字值,使得微控制器或其他數字設備能夠處理模擬信號。

I2C(Inter-Integrated Circuit 兩線式串行通信總線)

  1. 用于連接微控制器及其外圍設備:允許多個設備連接在同一條總線上,通過地址來識別每個設備。微控制器通過I2C可以方便地與各種外圍設備通信,例如傳感器、存儲器等。
  2. 實現同步通信:I2C總線采用同步串行通信方式,所有設備都在時鐘信號的控制下同步傳輸數據。這使得數據傳輸更加可靠,避免了數據沖突的問題。
  3. 傳輸速率較高:標準情況下,I2C總線的最高傳輸速率可以達到100Kbps。提高了系統的響應速度和實時性。
  4. 硬件資源占用少:只需要兩根線,一根是數據線SDA,另一根是時鐘線SCL。硬件資源占用較少,簡化了電路設計,降低了成本。
  5. 支持多主設備和從設備:允許多個主設備和多個從設備同時工作。一個主設備可以與多個從設備進行通信,也可以充當其他主設備的從設備。這增加了總線的靈活性和可擴展性。

SPI (Serial Peripheral interface 串行外圍設備接口)

  1. 一種高速的、全雙工、同步的串行通信總線協議,廣泛應用于芯片間的通信。
  2. SPI具有SCK時鐘信號,由主設備產生;MOSI主設備M輸出O從設備S輸入I,MISO主設備輸入從設備輸出, CS 從設備選擇信號線 (區別于IIC只有CLK,SDA)
  3. 全雙工通信:支持主從機方式通信,可以進行雙向同時通信。
  4. 非差分傳輸:SPI總線通過單向的時鐘線來控制數據的傳輸,不需要差分信號線。
  5. 支持多種傳輸模式:根據配置,SPI可以支持多種傳輸模式,例如單字節傳輸、連續傳輸等。
  6. 可配置的時鐘相位,極性和數據位寬度:滿足不同的通信需求,常見位數的有8位和16位
  7. 可編程的從機選擇線,時鐘頻率和分頻因子:控制多個從設備的選擇和實現不同的時鐘和數據速率
  8. 中斷管理:SPI可以配置中斷線,以實現主設備對從設備的控制和數據的傳輸。
  9. 靈活的配置方式:寄存器或硬件引腳配置

串口

  1. 串口是一個泛稱,UART、TTL、RS232、RS485都遵循類似的通信時序協議,因此都被稱為串口
    (1)串口通訊比做交通,UART比作車站,數據通過RS-232、RS-422、RS-485串口協議(比作汽車)發送,決定速度,道路選擇
  2. 通信方式有兩種:串行通信和并行通信
    (1)串行通信:數據的每一位,在相同的一根數據線上,按照順序逐位傳輸;
    (2)并行通信:數據的每一位同時在多根數據線上傳輸。
  3. 串口、UART口、COM口、USB口是指的物理接口形式(硬件);
    (1)COM(cluster communication port);串行通信接口,簡稱串口。PC機上的COM口,常見D型9針插頭和4針杜邦頭兩種,波特率為115200.
    (2)UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter):通用異步收發器,UART是串口收發的邏輯電路,這部分可以獨立成芯片。
  4. TTL、RS232、RS485是指的電平標準(電信號)。
    (1)TTL(Transistor-Transistor Logic):一種電平標準,速度快、穩定性好、抗干擾能力強
    (2)RS232:異步傳輸標準接口,傳輸距離短15m,抗干擾弱,速度慢;邏輯電平和TTL不一樣但是協議一樣
    (3)RS485:串口接口標準,采用差分方式傳輸,傳輸距離達3000m,抗干擾能力比RS232強很多;支持1:N連接;
    (4)D型9針串口接口的協議只有兩種:RS-232和RS-485。不會是TTL電平;

PWM(Pulse Width Modulation脈寬調制)

  1. 一種模擬控制方式,通過改變脈沖寬度來實現對模擬信號的控制和調節;例如,如脈沖寬度較寬,則輸出電壓或電流的平均值就較高;較窄,則輸出電壓或電流的平均值就較低。
  2. 在電機控制、音頻處理、LED亮度調節等領域中被廣泛應用。
  3. PWM控制電路包括改變占空比和保護電路兩個部分。
    (1)占空比:指在一個脈沖周期內,高電平所占的比例。通過改變占空比,可以實現對模擬信號的控制和調節。
    (2)保護電路:用于保護PWM控制回路免受過流、過壓等損害。

視頻輸入輸出

4-lane MIPI-CSI接口(Mobile Industry Processor Interface - Camera Serial Interface)

  1. 作用:傳輸來自攝像頭模塊的圖像數據和控制信號到處理器,以供后續處理和分析.
  2. MIPI-CSI 是一種用于連接攝像頭模塊和處理器的接口標準,是一種用于高速數據傳輸、節省功耗和提供穩定連接的標準化接口
  3. 4-lane表示該接口使用了四個傳輸通道(也稱為lane),可同時傳輸四路數據。每個通道(lane)都能提供高速的數據傳輸通道,從而提供更高的帶寬和數據傳輸速度。

音頻輸入輸出

Mic Bias 麥克風的偏置電壓

  1. 音頻信號的輸入和輸出過程中,麥克風需要外部偏置電壓才能正常工作,Mic Bias是提供偏置電壓的接口。
  2. 保證mic正常工作并輸出高質量的音頻信號,也會影響靈敏度和噪聲性能等指標。

Far Field PDM(Pulse-Density Modulation)

  1. 一種數字音頻編解碼技術,主要用于遠場語音信號的采集和傳輸
  2. 能夠將語音信號轉換為高保真,低噪聲的數字音頻信號,低碼率下實現較高的音頻質量。
  3. 具有較低的功耗和較小的體積等特點,適合于便攜式和低功耗的語音采集設備。

數字音頻接口協議(TDM / I2S)

  1. TDM(Time Division Multiplexing)和I2S(Inter-IC Sound),用于在音頻設備之間傳輸數字音頻信號。
  2. I2S主要用于數字音頻數據在系統內部器件之間的傳輸,例如編解碼器、DSP、數字輸入/輸出接口、ADC、DAC和數字濾波器等。
    (1)I2S協議只定義了三根信號線:時鐘信號SCK、數據信號SD和左右聲道選擇信號WS。
    (2)I2S是比較簡單的數字接口協議,沒有地址或設備選擇機制。I2S總線上,只能同時存在一個主設備和發送設備,或者是一個接收設備
  3. TDM是一種時分復用技術,用于將多個低速數據流合并為一個高速數據流。
    (1)在音頻領域中,TDM常用于將多個音頻通道的數據合并在一起,以便于傳輸和記錄。
    (2)TDM可以根據不同的需求來配置,例如可以將8個單聲道音頻通道合并為一個8通道的數字音頻流。
    (3)主要優點是可以提高數據傳輸效率,提供更好的音頻質量和更低的噪聲性能。
  4. 在音視頻芯片平臺中,TDM 和 I2S可以結合使用,以便于實現高效的數字音頻傳輸和處理。例如,將多個I2S總線通道合并為一個TDM流,以便更短時間傳輸更多的音頻數據。同時,TDM和I2S也可以與其他數字音頻接口協議一起使用。

VAD(Voice Activity Detection語音端點檢測技術)

  1. 主要任務是從帶有噪聲的語音中準確地定位出語音的開始和結束點。語音中含有很長的靜音,即把靜音和實際語音分離開來,因為這是語音數據的原始處理,所以VAD被認為是語音信號處理過程的關鍵技術之一。
  2. 在語音識別系統或聲學模型訓練階段,端點檢測是一個重要的技術,它能夠把靜音和噪聲作為干擾信號從原始數據中去除,并且端點檢測對于語音識別系統的性能至關重要。靜音抑制,又稱語音活動偵測,是VAD技術的一種應用。
  3. 主要用于語音編碼和語音識別,可以簡化語音處理,也可用于在音頻會話期間去除非語音片段。例如,在IP電話應用中,VAD技術可以避免對靜音數據包的編碼和傳輸,從而節省計算時間和帶寬。

EQ(Equalizer均衡器)

  1. 主要用于調整音頻信號的各個頻段(增益或衰減),以改變音色和音質,消除語音的底噪,提升語音的亮度。
  2. 通常包括如下參數:
    (1)F(Frequency):頻率,用于設定進行調整的頻率點用的參數。
    (2)Gain(增益):用于調整在設定好的F值上進行增益或衰減的參數。
    (3)Q(Quantize):用于設定進行增益或衰減的頻段“寬度”。
  3. 均衡器根據參數種類可分為參數均衡器和圖示均衡器;

濾波器(Filter)

  1. 主要用于對音頻信號進行篩選和處理。
    (1)通過特定的頻率選擇特性,允許特定頻段的信號通過,而阻止其他頻段的信號。
    (2)在音頻處理中用于實現信號的降噪、突出特定頻段、移除不需要的噪聲等
  2. 分類
    (1)根據濾波器的結構可分為尖峰濾波器(peaking filter)、陷波濾波器(notch filter)、高通濾波器(highpass)、低通濾波器(lowpass)、帶通濾波器(bandpass)、低切濾波器(low shelf)、高切濾波器(high shelf)等。

DRC(Dynamic Range Control動態范圍控制)

  1. 音頻輸出模塊中,DRC用于調整音頻信號的動態范圍,以保證信號不至于過大或過小,從而優化音頻質量和效果。
  2. 基本原理:根據輸入信號的大小,對其施加一個增益調整,以改變信號的幅度。
  3. 作用
    (1)防止過載失真:可以避免音頻信號過大導致過載失真,保護硬件設備不受損壞。
    (2)優化音頻質量:通過自動調整音頻信號的動態范圍,可以優化音頻的音質和音色,提高音頻輸出的質量。
    (3)抑制噪聲:可以抑制一部分噪聲,避免噪聲在增大音量的同時放大,提高音頻信號的純凈度。
    (4)自動調節音量:根據輸入信號的大小自動調整音量,提供更加平滑和一致的聽覺體驗。

音頻格式G.711、G.726和ADPCM

  1. 三種不同的音頻編解碼標準,在音頻壓縮和處理方面有所不同。
  2. G.711:用于模擬信號的數字化,采用脈沖編碼調制(PCM)技術,將模擬信號采樣并轉換為數字信號。
    (1)G.711提供兩種壓縮算法,分別是μ-law和A-law,在壓縮率和音質上略有不同。
  3. G.726:一種基于差分脈沖編碼(DPCM)的音頻壓縮標準
    (1)通過預測樣本值的方式來壓縮數據,僅傳輸與預測值不同的部分。
    (2)提供多種不同的壓縮率,以滿足不同應用的需求。
  4. ADPCM:一種基于自適應差分脈沖編碼(ADPCM)的音頻壓縮標準。
    (1)結合了PCM和DPCM的優點,使用更先進的算法來進一步提高壓縮率。
    (2)ADPCM廣泛應用于數字語音通信和音頻存儲領域。
  5. 對比
    (1)G.711的壓縮率較低,但音質較好;
    (2)G.726可以根據需要調整壓縮率,以在音質和存儲空間之間取得平衡;
    (3)ADPCM則具有更高的壓縮率和較好的音質。

系統接口

JTAG(Joint Test Action Group)

  1. 是一種國際標準測試協議(IEEE 1149.1兼容),主要用于芯片內部測試、調試和編程集成電路(IC)的接口標準,提供了一種方便、靈活的方式來訪問和操作芯片內部的信號和寄存器,以實現診斷和調試功能。
  2. JTAG接口是一種串行接口,標準的是4線:TMS模式選擇、TCK時鐘、TDI數據輸入、TDO數據輸出
  3. 幾乎所有的現代集成電路都提供了JTAG接口。

perfMon(Performance Monitor)

  1. 是一個芯片平臺系統接口,用于監控和調試芯片的性能。它提供了一組API和工具,可以實時監測芯片的各個性能指標,如CPU使用率、內存使用率、網絡流量、磁盤IO等。
  2. perfMon可以幫助開發人員快速定位和解決性能問題,優化芯片的性能表現。
  3. perfMon的主要特點和功能包括:
    (1)實時監測:實時監測芯片的多種性能指標,包括CPU使用率、內存使用率、磁盤IO、網絡流量等,并以可視化的方式展示出來
    (2)數據分析和報告:對監測到的性能數據進行分析和統計,生成詳細的報告
    (3)調試工具:提供了一些調試工具,幫助開發人員定位和解決性能問題

temp sensor溫度傳感器

  1. 芯片平臺用于監測和測量溫度的設備。

PMU(Power Management Unit,電源管理單元)

  1. 一種用于管理和監控芯片平臺系統電源的集成電路
    (1)它通過控制和調節電源模塊的輸出電壓和電流,實現對整個系統的電源供應和功耗管理。
  2. PMU的主要功能和特點如下:電源管理,電池管理,芯片溫度管理,系統睡眠和喚醒,電源管理策略

PLLs(Phase-Locked Loops,鎖相環)

  1. 一個電子控制系統,用于將一個信號的頻率和相位鎖定到一個參考信號上。應用在許多領域,包括通信、定時、頻率合成和數據恢復等。
  2. 在芯片平臺系統接口中,PLLs的主要作用是提供穩定的時鐘信號。

存儲接口

存儲基礎信息

  1. 存儲芯片分類
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  2. 存儲芯片對比
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  3. 存儲芯片可分為兩大類:易失性存儲RAM、非易失性存儲ROM
    (1)易失性存儲器(RAM)又分為動態隨機存儲器(DRAM)和靜態隨機存儲器(SRAM)
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    (2)SRAM相比于DRAM不需要刷新電路來保存數據,因此具有更速的讀寫訪問速度
    (3)DRAM 12nm為最新量產技術,全球前三大廠商——三星、海力士、美光
    (4)ROM(Read-Only Memory):一般分3種類型,固定內容ROM( 寫入后不能修改,如pc啟動光盤bios);可一次編程PROM;可擦除ROM,又分為EPROM(紫外線擦除電寫入)和E2PROM(電擦除電寫入)等類型。

DDR

  1. DDR3-2133和DDR4-2666對比
    (1)兩者的電壓和頻率不同,DDR3-2133雙通道,2133MHz;DDR4 2666MHz單通道2666MHz;DDR3-2133在讀、寫、復制三方面的性能表現要好于單通道DDR4 2666MHz;
    (2)DDR3和LPDDR3內存技術對比
    ??應用場景:DDR3主要用于一般用途的計算機內存,LPDDR3主要用于移動設備
    ??性能和功耗:LPDDR3的電壓更低,功耗更低,帶寬和速度更高。更適合用于處理大量數據和高性能要求的移動設備。
    ??外觀尺寸:LPDDR3尺寸更小,更適合于緊湊的移動設備設計。
    (3)LPDDR3和LPDDR4對比
    ??都是用于移動設備的內存技術,在性能和功耗等方面存在一些差異。
    ??LPDDR4具有更高的帶寬32Gbps為DDR3 RAM的兩倍,更低的能耗,
    ??LPDDR4采用更先進的制程技術,體積更小;
    ??LPDDR4支持高達4266Mbps的數據速率和高達32GB的容量

NAND flash,NOR flash,UFS和eMMC flash

  1. Flash Memory根據硬件存儲原理主要分為 Nor Flash 和 Nand Flash 兩類
  2. Nor Flash:主要用來執行片上程序
    (1)優點:具有很好的讀寫性能和隨機訪問性能,因此它先得到廣泛的應用;
    (2)缺點:單片容量較小且寫入速度較慢,成本高,決定了其應用范圍較窄。
    (3)主要應用于小容量、內容更新少的場景,例如 PC 主板 BIOS、路由器系統存儲等。因5G、IoT、AMOLED和智能汽車等快速發展,NOR Flash的應用也更為廣泛。
  3. NAND Flash:主要用在大容量存儲場合
    (1)優點:優秀的讀寫性能、較大的存儲容量和性價比,大容量存儲領域應用廣泛;
    (2)缺點:不具備隨機訪問性能。
    (3)移動設備使用的 eMMC 內部的 Flash Memory 基本屬于 Nand Flash。PC 中的固態硬盤中也是使用 Nand Flash。
    (4)Nand Flash根據每個存儲單元內存儲比特個數的不同,主要分為 SLC、MLC、TLC、QLC四大類。單個存儲單元存儲的比特位越多,讀寫性能會越差,壽命也越短,但是成本會更低。
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  4. eMMC = Nand + 控制器 + 標準封裝接口
    (1)相當于Nand Flash+主控IC,明顯優勢是在封裝中集成了一個控制器,提供標準接口并管理閃存
    (2)內部集成了Flash Controller,包括協議、擦寫均衡、壞塊管理、ECC校驗、電源管理、時鐘管理、數據存取等功能
    (3)中端手機采用的都是eMMC5.1的閃存,理論帶寬為600M/s。順序讀取速度為250M/s,順序寫入速度為125M/s
  5. UFS = Nand + 控制器 + 標準封裝接口
    (1)UFS最新標準是UFS4.0,是eMMC的進階版,最大帶寬高達23.2Gbps,讀取速度高達4200MBps,寫入速度高達2800MBps
    (2)大多數5G手機都用UFS 儲存方案
  6. eMMC和Nand flash 區別
    (1)組成結構上,eMMC存儲芯片簡化了存儲器的設計,將Nand Flash芯片和控制芯片以MCP技術封裝在一起,省去零組件耗用電路板的面積,同時提高手機或計算機廠商在設計新產品時的便利性。
    (2)Nand Flash僅僅只是一塊存儲設備,若要進行數據傳輸的話,只能通過主機端的控制器來進行操作,需要進行外部電路設計和主控處理

SPI Flash

  1. SPI Flash在通信協議、速度、可靠性和耐用性等方面具有優勢,適用于需要快速讀寫、小容量存儲和高可靠性的應用。不適合需要大容量存儲和低成本的應用。
    (1)通信協議:采用SPI通信協議,具有較簡單的接口和較快的讀寫速度。相比之下,并行接口的閃存存儲器(如Parallel NOR Flash)使用更復雜的接口,讀寫速度相對較慢。
    (2)容量和速度:SPI Flash的容量通常較小,一般為1MB到128GB,但它的讀寫速度較快,通常比傳統的NOR Flash快。
    (3)可靠性和耐用性:SPI Flash具有更長的壽命和更高的可靠性,適用于長期存儲和數據保存。它的寫入次數也較高,通常可達10萬次以上。
    (4)價格:由于SPI Flash的容量較小,價格相對較高,通常比傳統的NOR Flash要貴。

Cores and Fabric處理單元和模塊結構

ISP(Image Signal Processing)

  1. isp是對前端圖像傳感器輸出的信號進行處理的單元,主要作用是線性糾正、噪聲去除、壞點去除、AWB、AE、AF等,以匹配不同廠商的圖像傳感器,并實現較好的成像質量。
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  2. ISP內部包括CPU、SUB IP、IF等設備,事實上,ISP是一個SOC,可以運行各種算法來實時處理圖像信號。
    (1)CPU,中央處理器,可以運行各種圖像算法,控制外設;
    (2)SUB IP,各個功能模塊的統稱,對圖像進行專業的處理;
    (3)IF,圖像傳輸的接口,手機領域常用MIPI-CSI;
    (4)通用外圍控制設備,I2C、SPI等等;
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  3. ISP的Firmware包括三部分,一部分是ISP控制單元和基礎算法庫,一部分是AE/AWB/AF算法庫,一部分是sensor庫。
    (1)ISP控制單元調度基礎算法庫和3A算法庫時,將通過這些回調函數獲取初始化參數,并控制sensor,如調節曝光時間、模擬增益、數字增益,控制lens步進聚焦或旋轉光圈等。

GDC(Graphics and Display Controller)

  1. 用于圖像處理的模塊,提供高質量的圖像輸出和顯示。
  2. GDC模塊的詳細描述:
    (1)圖像變換:例如縮放、旋轉、翻轉等,滿足不同顯示設備需求
    (2)圖像增強:例如對比度增強、亮度增強、銳化等,可以提高圖像質量
    (3)色彩管理:包括色彩空間的轉換、色彩校正和色彩平衡等。可以改變圖像的顏色表現,以滿足不同場景和需求的顏色表現。
    (4)幀緩沖:內部有一個幀緩沖區,用于存儲處理后的圖像數據。該緩沖區可以支持多種分辨率和像素格式,并且可以與顯示設備進行無縫對接,實現快速、穩定的圖像輸出。
    (5)硬件加速:利用硬件加速技術,如OpenGL ES或DirectX,來實現高性能的圖像處理和渲染。大大提高圖像處理的效率和響應速度,使得顯示效果更加流暢和自然。

GDC(Graphic Distortion Correction圖形失真校正)

  1. 用于糾正因各種原因導致的圖形失真問題,以確保顯示的圖像清晰、準確
  2. 圖像失真原因:鏡頭畸變、投影畸變、顯示器扭曲等,導致圖像在幾何形狀、尺寸、比例等方面出現扭曲或變形,從而影響視覺效果。
  3. 校正方法:包括幾何校正和顏色校正。

I/D-Cache 指令/數據緩存

  1. I/D-Cache是CPU內部的一級緩存,分為指令緩存(I-Cache)和數據緩存(D-Cache)兩部分。
  2. I-Cache用于存儲CPU執行的指令,而D-Cache用于存儲數據和指令的操作數。它們通常被集成在CPU內核中,與CPU的執行單元緊密相連,以便快速提供指令和數據。

L2 Cache 二級緩存

  1. L2 Cache是位于CPU和主存之間的一個緩存層次。比一級緩存更大,但比主存小得多。位于CPU內核之外。
  2. L2 Cache的目的是為了彌補一級緩存和主存之間的速度差異,提供一個相對快速的中間存儲層。L2 Cache通常被設計為可被多個CPU內核共享,以提高整體性能。

NEON/VFP(Vector Floating Point)

  1. NEON/VFP都是用于加速處理器性能的技術,ARM芯片中的浮點數處理單元,用于高效地執行浮點數計算。
    (1)NEON是ARM架構中的高級單指令多數據(Advanced SIMD)擴展,是一種SIMD架構,可以在單個指令操作中并行處理多個數據元素
    (2)VFP是一種經典的浮點硬件加速器,主要用于執行浮點數計算。VFP提供了一組硬件浮點指令。
  2. NEON/VFP區別
    (1)功能差異:NEON用于并行處理多個數據元素,主要用于多媒體處理和圖像處理等需要高度并行計算的應用。VFP是專門用于浮點數計算的單元,主要用于科學計算、圖形處理等需要精確浮點數計算的應用。
    (2)數據類型支持:NEON支持整數和浮點數類型的并行計算,包括單/雙精度浮點數和定點數。VFP僅支持浮點數類型的計算,包括單/雙精度浮點數。
    (3)編程接口:NEON和VFP都可以使用ARM嵌入式匯編語言進行編程,但VFP的編程接口相對簡單。
    (4)并行性能:VFP是傳統的浮點數計算單元,沒有NEON在并行性能方面的優勢。

Crypto

  1. 一種用于提供加密技術支持的安全硬件。它通常包括一個或多個硬件加速器,可以在處理器內部執行各種加密和密鑰管理任務,包括:
    (1)對稱加密:如AES(Advanced Encryption Standard)和DES(Data Encryption Standard)等,用于保護數據的加密和解密。
    (2)非對稱加密:如RSA(Rivest–Shamir–Adleman)和ECC(Elliptic Curve Cryptography)等,用于數字簽名和密鑰交換的常用算法。
    (3)HASH算法:如SHA-1(Secure Hash Algorithm 1)和SHA-256(Secure Hash Algorithm 256)等,用于生成數字簽名和驗證數據完整性的常用算法。
    (4)隨機數生成器:生成高質量的隨機數,用于加密通信和密鑰生成等應用。
    (5)密鑰管理:可以提供密鑰管理功能,包括密鑰生成、保存、分發和更新等。
  2. 硬件加速器的使用可以提高加密和安全操作的效率和安全性。由于不需要在軟件層面進行計算,因此可以獲得更高的安全性。
  3. 芯片內的Crypto Engine 和 ARM 處理器架構內的Crypto 區別
    (1)集成度與可擴展性:ARM Cortex的Crypto是內嵌在ARM Cortex處理器內部的加密模塊,它是處理器架構的一部分,不可單獨配置或擴展。芯片內模塊的Crypto Engine是一個獨立的硬件模塊,可以與不同的處理器或芯片集成,具有更好的可擴展性和靈活性。
    (2)性能與效率:ARM Cortex的Crypto是針對Cortex架構優化的加密模塊,因此在執行加密和解密操作時具有較高的性能和效率。而芯片內模塊的Crypto Engine可能需要額外的處理或傳輸開銷,因此在某些情況下可能不如內嵌在處理器內部的Crypto模塊高效。
    (3)算法支持與靈活性:ARM Cortex的Crypto支持多種加密算法,但算法的支持范圍和靈活性可能不如獨立的Crypto Engine豐富。獨立的Crypto Engine可以提供更多算法選擇和配置選項,以滿足不同應用的需求。

MMU(Memory Management Unit)

  1. MMU是一個負責管理虛擬內存和物理內存之間映射關系的硬件模塊。
  2. 實現虛擬地址到物理地址的轉換,并提供內存訪問權限的權限檢查。
  3. 可以將虛擬內存地址映射到實際的物理內存地址,從而實現多任務之間的內存隔離和保護。

HiFi-4(AFE/WWE)

  1. HiFi-4是一種高性能音頻編解碼器,使用先進的數字信號處理技術對音頻信號進行采樣、量化和編碼。
  2. 將原始音頻模擬信號轉換為數字格式并進行壓縮,以便于存儲、傳輸和處理。HiFi-4具有高保真度、低延遲和低功耗等特點,能夠提供高質量的音頻編解碼性能。
  3. AFE(Analog Front-End)/ WWE(Wireless World Engine)是用于處理模擬信號的硬件模塊,能夠實現模擬信號的采集、處理和轉換等功能。
    (1)通過內置的ADC(模數轉換器)將傳感器采集的模擬信號轉換為數字信號,以便于處理器進行進一步的處理和分析。同時,AFE/WWE模塊還具備濾波、放大和數字處理等功能,以提高模擬信號的信噪比和分辨率。
    (2)采樣率與精度:AFE/WWE模塊的采樣率決定了其能夠處理的模擬信號的頻率范圍和精度
    (3)數字信號處理:經過模數轉換后的數字信號還需要進行進一步的處理和分析。AFE/WWE模塊通過數字信號處理算法對數字信號進行處理,例如濾波、FFT(快速傅里葉變換)、信號分析等。這些算法能夠提取出數字信號中的有用信息,并進行相應的分析和處理。

2.5D Graphic Processing

  1. 一種圖形處理技術,結合了二維(2D)和三維(3D)圖形處理的特點,提供了一種更加高效和靈活的圖形處理方式。
  2. 采用了類似于三維圖形的結構,但仍然保持了二維圖形的簡單性和平面性。通過引入一些三維圖形的特性和技術,2.5D圖形處理能夠提供更加豐富和逼真的視覺效果,同時保持了較低的計算復雜度和渲染時間。
  3. 2.5D圖形處理技術的實現通常需要依靠特定的圖形庫和API,如OpenGL、DirectX等。

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