| 美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司（NS）的一個(gè)小組開(kāi)發(fā)出了一項(xiàng)名字叫WebPad的便攜式Internet接入設(shè)備。 開(kāi)發(fā)小組認(rèn)為,WebPad是個(gè)展示的媒體,它應(yīng)滿足人們?cè)诟鞣矫娴男枰�。目前已定義了這方面需要的性能指標(biāo),今后修改的WebPad還應(yīng)該滿足人們的特殊需要。在平臺(tái)級(jí)有許多折衷方案,例如在存儲(chǔ)器和射頻（RF）的連接上,他們必須對(duì)這些可選功能留出應(yīng)用空間。 一、WebPad開(kāi)發(fā)過(guò)程提供樣機(jī) 開(kāi)發(fā)小組自從承擔(dān)制作樣機(jī)的任務(wù)后,時(shí)間就一直很緊張,他們需要在4個(gè)月內(nèi)把在白板上的概念轉(zhuǎn)化成具有20個(gè)工作系統(tǒng)的樣機(jī)。WebPad開(kāi)發(fā)小組由6名精英組成,其中兩名工程師,兩名軟件開(kāi)發(fā)者、一名程序經(jīng)理和一名市場(chǎng)經(jīng)理。 從樣機(jī)到生產(chǎn) 為了讓OEM能夠生產(chǎn)WebPad產(chǎn)品,開(kāi)發(fā)小組需要準(zhǔn)備好一些必要的東西,這極具挑戰(zhàn)性。因?yàn)闀r(shí)間很緊張,必須在90天的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)備出參考設(shè)計(jì)。 雖然開(kāi)發(fā)小組獲得了工作的樣機(jī),但他們還需要從頭做起,將參考設(shè)計(jì)做到一個(gè)整體的系統(tǒng)中。這包括制成機(jī)器所需的一套塑料,以及得到各種無(wú)線協(xié)議。為了快速而精心地制作WebPad,開(kāi)發(fā)小組求助于"快速樣機(jī)"公司,他們使用立體印刷技術(shù)創(chuàng)建主部件, 利用硅模具形成工藝快速制作聚亞胺酯部件。他們能在兩星期內(nèi)為開(kāi)發(fā)小組制出一套部件。 電源管理也是必須考慮的內(nèi)容,過(guò)去的樣機(jī)工作時(shí)間為1～1.25小時(shí),而如今參考設(shè)計(jì)的運(yùn)行時(shí)間為3～3.5小時(shí),這種參別可歸因于處理器的改變。樣機(jī)使用了NS Media GX處理器的GXI版,而WebPad的參考設(shè)計(jì)用了叫作GXM的低電壓處理器,電源管理軟件也應(yīng)用于該Internet訪問(wèn)設(shè)備,由于它的作用運(yùn)行時(shí)間可能加長(zhǎng)。 免用散熱片的設(shè)計(jì) 采用新處理器雖然增加了運(yùn)行時(shí)間,但卻降低了功耗,使芯片散熱的問(wèn)題得以解決。作為原來(lái)的計(jì)劃,基于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)已準(zhǔn)備好增加散熱片。但是通過(guò)熱分析后,開(kāi)發(fā)小組發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中并不需要散熱片,甚至處理器上也不需要散熱片。GXI和GXM處理器在功耗方面的差別大約為系統(tǒng)4。GXI核心電壓為2.9V,而GXM的核心電壓為2.2V,開(kāi)發(fā)小組有能力增加散熱片,但現(xiàn)在系統(tǒng)并不需要散熱片。 精心制作這樣的器件,另一方面也是對(duì)散熱的一種挑戰(zhàn)。在一個(gè)筆記本PC中,顯示器與主板分別放置在不同的盒內(nèi),而WebPad的顯示器直接安裝在主板上方。由于GXM處理器運(yùn)行時(shí)發(fā)熱很少,所以既不需要散熱片,也不需要風(fēng)扇。開(kāi)發(fā)小組人員并不希望處理器和其它部件的熱輻射到顯示器上。他們把所有的主要器件安裝在板子的一側(cè),然后把帶有器件的一側(cè)朝下放置到WebPad盒內(nèi),這樣,電路板就起到了隔熱的作用。 少硬件,多軟件 WebPad設(shè)計(jì)小組也影響了Media GX的虛擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（VSA）,虛擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一種利用VSA軟件指令代替硬件功能的一種軟件技術(shù)。GXM結(jié)構(gòu)不包含帶有存儲(chǔ)控制的系統(tǒng)總線,相反,處理器將直接與存儲(chǔ)器對(duì)話,有PCI接口通向南橋（South bridge)芯片。但在WebPad中沒(méi)有超級(jí)I/O芯片。 在軟件中能夠利用VSA仿真所有的聲音子系統(tǒng),開(kāi)發(fā)小組在南橋芯片和電源放大器中符合AC97的編解碼器。采用同樣的方法,他們還對(duì)圖像子系統(tǒng)也做了實(shí)驗(yàn)。一些圖像模式也在軟件中作了仿真。 雖然WebPad在結(jié)構(gòu)上類似一個(gè)PC,但開(kāi)發(fā)小組不想利用AT/286PC所有的東西,WebPad沒(méi)有利用常規(guī)PCBIOS,而是使用NS開(kāi)發(fā)的小型ROM,這個(gè)小型ROM提供了一些標(biāo)準(zhǔn)BIOS服務(wù)。開(kāi)發(fā)小組利用了標(biāo)準(zhǔn)部分,并將它壓縮成一個(gè)具有一定功能的子集（Subset）。正因?yàn)椴扇∫陨洗胧?才大大加速了WebPad的開(kāi)發(fā)進(jìn)程。 實(shí)現(xiàn)I/O WebPad參考設(shè)計(jì)使用TFT顯示,它滿足了電源和成本的要求。下一代的產(chǎn)品將與DST接口,這將使WebPad獲得更低的價(jià)格。 接觸控制板不好設(shè)計(jì)。一開(kāi)始,WebPad遇到了來(lái)自顯示器所帶來(lái)的噪音問(wèn)題,這些噪音影響到了接觸控制板。噪音曾與TFT顯示器的更新和刷新同步,因?yàn)榻佑|控制板與顯示器的距離很遠(yuǎn)。到最近還是軟件起到了補(bǔ)救作用。在整個(gè)顯示器上的失真并不完全一致,它不是線性關(guān)系。通過(guò)分析在屏幕上產(chǎn)生噪聲的位置坐標(biāo),開(kāi)發(fā)小組創(chuàng)建了一種算法,它與刷新率同步,可以濾掉噪音。 無(wú)線連接 實(shí)現(xiàn)無(wú)線連接對(duì)于不斷開(kāi)發(fā)RF（射頻）市場(chǎng)有很大意義。WebPad必須能夠適于各種RF形式。為使整個(gè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化,小組做了戰(zhàn)略決定,采用Harris公司的無(wú)線芯片集,它可提供2.4GHz滿足IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線連接,吞吐量為每秒2～10Mbit。這種速率已能足夠支持?jǐn)?shù)據(jù)、聲音和圖象。 在PC卡中對(duì)無(wú)線模塊的形狀系數(shù)（form factor)都作了選擇。因此,只要帶有同樣形狀系統(tǒng)的任何無(wú)線調(diào)制解調(diào)器都能使用。NS小組在今年春季德國(guó)召開(kāi)的CEBIT貿(mào)易展上,成功地展示了使用DECT的WebPad。開(kāi)發(fā)小組也開(kāi)發(fā)用戶的形狀系統(tǒng),它有一個(gè)類似ISA的接口。遺憾的是,目前我們所看到的ISA板標(biāo)準(zhǔn)都太繁鎖了。為使整個(gè)機(jī)箱變小,PC卡更小是非常必要的。 在最終生產(chǎn)環(huán)境中不可能需要所有這些接口。WebPad的RF解決方案很可能就象主板的一部分。為使無(wú)線調(diào)制解調(diào)器與主板集成,OEM會(huì)使用Harris提供的參考設(shè)計(jì)。 為軟件提供空間 作為一個(gè)參考設(shè)計(jì),WebPad采用在板上的16兆字節(jié)SDRAM,雖然實(shí)際軟件的大小只有它的一半,因此有很大的空間用于軟件的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)小組選擇了SanDisk公司的CompactFlash卡（緊壓型快閃卡）。雖然有許多快閃存儲(chǔ)器方案可供選擇,但最終選取SanDisk CompactFlash卡是因?yàn)樗凸?對(duì)于消費(fèi)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)經(jīng)濟(jì)。而且可再寫(xiě)的特性也使得它本身具有"零功耗管理"的功能,滿足了開(kāi)發(fā)小組的目標(biāo)。開(kāi)發(fā)小組想利用Internet實(shí)現(xiàn)軟件更新,而不讓用戶察覺(jué),這包括能夠利用無(wú)線連接實(shí)現(xiàn)更新微控制器代碼內(nèi)容、小型ROM以及SanDisk卡中的數(shù)據(jù)。 隨同GUI發(fā)展 開(kāi)發(fā)小組本來(lái)是想利用Windows CE來(lái)發(fā)展,但是當(dāng)時(shí)微軟CE平臺(tái)沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)瀏覽的經(jīng)驗(yàn),開(kāi)發(fā)小組也曾同微軟件多次交談過(guò)此事。但在Comdex展示會(huì)前,微軟對(duì)開(kāi)發(fā)小組無(wú)法提供任何支持。所以開(kāi)發(fā)小組轉(zhuǎn)向其它操作系統(tǒng)。 開(kāi)發(fā)小組在QNX公司找到了希望的QNX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。開(kāi)發(fā)人員利用QNX工具和"航海者2"瀏覽器為用戶提供了一個(gè)適宜的界面,它很適合WebPad。WebPad與臺(tái)式PC的區(qū)別在于WebPad利用QNX為用戶提供了一個(gè)更友好的接口。OEM能夠很容易地應(yīng)用Windows CE,嵌入式NT或其它的流行的操作系統(tǒng)。 二、WebPad的基本結(jié)構(gòu) WebPad的核心部分由NS的GXM處理器、CX5530南橋和芯片16MB的SDRAM構(gòu)成。這種子系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)類似于PC,綜為便攜式WebPad提供了臺(tái)式Inernet設(shè)備所具有的能力。 QNX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)瀏覽器由這個(gè)子系統(tǒng)管理。GXM處理器將存貯器接口、X86芯核、PCI接口和圖象子系統(tǒng)集成到一起。CX5530芯片提供了I/O接口,可對(duì)ISA、USB、IDE、模擬與數(shù)字RGB（紅綠藍(lán)）顯示、聲音解碼以及像控制器和傳感器這類的通用設(shè)備進(jìn)行控制。 顯示器使用10.4英寸的主動(dòng)式矩陣LCD,精度為800×600像素,主動(dòng)式矩陣型顯示器適合于高精度圖象和動(dòng)態(tài)畫(huà)而顯示,背光顯示器使用冷陰極熒光燈,它可使用調(diào)節(jié)顯示照明。 帶有標(biāo)準(zhǔn)IDE接口的SanDisk卡,用來(lái)存儲(chǔ)操作系統(tǒng)以及所有的應(yīng)用軟件。雖然X86芯核提供高性能的網(wǎng)絡(luò)瀏覽功能,但它在功率方面并沒(méi)有使用節(jié)能的方法。因?yàn)樗�提供了一些像監(jiān)控按鈕和點(diǎn)亮LED的輔助功能。Atmel AT90S4414-4JC微處理器被用于低性能、低功耗方面,這個(gè)微處理器提供了智能看門(mén)狗的作用。 鋰電池對(duì)內(nèi)部電路提供電源。這個(gè)電池的電壓被高效的DC-DC轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為幾個(gè)基本的電壓。該系統(tǒng)提供了一個(gè)外部電源插頭,以便為WebPad提供外部電源,同時(shí)它也可智能地為鋰電源充電。 基于RF的收發(fā)器可使用網(wǎng)絡(luò)與基部聯(lián)接,最好的RF方案可提供符合IEEE802.11無(wú)線連接。它可利用單一基站支持家庭WebPad。 聲音系統(tǒng)由AC97 comdex、立體聲放大器和相關(guān)的揚(yáng)聲器及話筒構(gòu)成,外部設(shè)備通過(guò)雙USB口接入。 用戶接口由可配置的側(cè)面安裝按鈕、X-Y導(dǎo)航器件和模擬電阻接觸屏幕構(gòu)成。高精度的接觸屏幕可支持手寫(xiě)識(shí)別,而不需要額外的鍵盤(pán)。 | 
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