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浮点运算单元(FPU)简介 Float Point Unit，浮点运算单元是专用于浮点运算的协处理器，在计算领域，例如三角函数以及时域频域变换通常会用到浮点运算。当CPU执行一个需要浮点数运算的程 序时，有三种方式可以执行：软件仿真器（浮点运算函数库）、附加浮点运算器和集成浮点运算单元。 区别于以往的ARM9处理器，目前基于ContexTM构架的ARM处理均集成了浮点运算单元。如下图 Toradex ARM核心板 产 品所示，Nvidia TegraTM 2, TegraTM 3和 NXP/Freescale i.MX 6集成了VFPv3浮点运算单元。NXP/Freescale i.MX 7 集成了VFPv4浮点运算单元。ARM 浮点架构 (VFP) 为半精度、单精度和双精度浮点运算中的浮点操作提供硬件支持。它完全符合 IEEE 754 标准，并提供完全软件库支持，与 NEONTM 多媒体处理功能结合使用时，可增强图像应用程序的性能（如缩放、2D 和 3D 转换、字体生成和数字过滤）。     基于Toradex Colibri T20 和 Colibri/Apalis T30 使用FPU Colibri T20 核心板带有一个 VFPv3-D16 浮点运算单元(不带 NEON) ，而 Colibri T30 和Apalis T30 带有一个VFPv3-D32 (含有 NEON)，通过以下的配置，将能够有效的提高浮点运输的效率，运算量愈大愈明显。 ./ Windows CE 编译器的浮点优化 在 Visual Studio 2008环境中，你可以直接为上述核心板生成含有浮点处理器加速的代码，请在您的工程中按照以下步骤进行： 对于 WinCE 6: -    打开 “Project” 菜单并选择 “Properties”. -    选择 “Configuration Properties : C/C++ : Advanced”. -    改变 “Enable floating point emulation” 为 “No”. -    改变 “Compile for architecture”为 “ARM5T /QRarch5t”. -    选择 “Configuration Properties : C/C++ : Command Line : Additional Options”. -    添加 “/QRfpe-“to the set of options. -    关闭对话框并选择"OK". 对于 WinCE 7: -    打开"Project"菜单并选择"Properties". -    选择 "Configuration Properties : C/C++ : Command Line : Additional Options". -    添加 "/QRfpe-" to the set of options. -    关闭对话框并选择"OK". 请注意，这些功能在Visual Studio 2005 不能被实现。 ./ 性能比较举例 通过Mark Riordan benchmark program我们做了一个简单c代码的性能比较程序。我们计算了这个循环所需要的时间如下，时间越短性能越好：

    现在的 KTV 点播系统都是采用电脑或者以电脑主板为核心，视频点播（ VOD ）实际需要处理庞大的数据信息，因此需要很高的硬件配置。但是由于成本的原因，大多数电脑 VOD 都是采用比较低的硬件配置，由此带来的突出问题是：系统容易死机，售后服务工作繁重，售后服务成本很高，前期赚到手的钱大部分都投入到售后服务中去了，而且客户意见也大。 嵌入式系统是针对一个特定的电气功能而开发的专用系统。所有硬件和软件都是围绕这个特定的功能而设计，不具备通用性。就象专门火箭的控制系统、机床的控制系统等，由于是专门的方案，所以成熟的嵌入式系统本身就具有很高的可靠性。 嵌入式点唱机的硬件和软件系统完全根据 KTV 的实际需要而开发，屏蔽了电脑繁琐而无用的部分，抛弃了 PC 主板，采用硬件解码和播放，从原理上克服了死机的问题，做到了真正的高可靠。而电脑本身不是专门用于 VOD 的，电脑 VOD 采用软件解码，需要系统有优良的硬件配置，包括主板、 CPU 、内存等，如果硬件配置不理想，死机是自然的事情。而嵌入式点唱机是采用硬件解码，不存在系统资源冲突的问题，当然很可靠。如果把 VOD 比喻为越野，普通电脑 VOD 就象一部面包车，既可以跑高速，也可以跑山路，嵌入式点唱机就象一台专业越野车，专门用来跑山路，当然更出色。 目前最新的是 基于 ARM 架构的 嵌入式点唱机 方案 ARM 架构的 嵌入式点唱机 具有成本低、体积小、易维护、性能稳定以及发热量小等优点。 现在的 ARM 架构的 CPU 主频也越来越高，性能越来越强大，跟 X86 相比基本上没有太大的差距，但是无论是从成本上还是从体积和设计难易程度上说和 X86 相比都具有非常大的优势。 ARM 架构的点唱机方案 安装和普通 DVD 一样简单，不需要专业安装和调试，不需要布线，既插即用。 ARM 架构的 嵌入式点唱机的最大优点是：彻底杜绝了死机的现象，性价比高。 ARM 架构的 嵌入式点唱机比同类电脑版的 VOD 便宜 60% ，系统稳定性却提高几十倍。 ARM 架构的 嵌入式点唱机支持双屏显示： 上海辰汉电子 ARM 架构的 嵌入式点唱机方案就是采用 以 飞思卡尔i.mx6 系列的CPU ， 飞思卡尔i.mx6 系列的CPU 作为 ARM Cortex-A9 架构的高性能控制器，主频已经达到 1.2G ，而且有单核、双核、四核多重选择。飞思卡尔 i.mx6 可以支持分屏显示不同的内容，所以可以满足 KTV 点歌和大屏显示的要求，最高可支持 1080P 高清视频播放。 用基于 ARM 的处理器上实现嵌入式点唱机双屏异像解决方案需要非常高的技术积累，其在多通道显示接口，不同的显示设备的芯片及系统设计上都需要有较充足的经验，同时对芯片层，硬件层，内核层，显示框架层，操作系统框架层都需要有清晰的理解和研究，如果再结合多通道异步音频，多通道异步视频输入则整个体系结构更加复杂。该技术中，辰汉电子在深入研究 i.mx6 系列处理器显示特点及 Android 显示单元框架的基础上，开发了拥有专利的自底向上的双屏异像 Framework ，给应用开发者提供了标准的双屏异像开发接口，主屏和次屏可任意切换，主屏上可实现任意 android 应用程序。次屏上可实现多层内容的显示，可叠加文字、图片、视频等显示信息，可进行显示区域分割，并且不同层之间可 alpha 透明度混合，充分满足了娱乐应用的需求，大大降低了实现上述娱乐类应用的技术门槛。 该技术的一个重要特点是，其给双屏异像应用开发者提供的软件接口与原生的 Android 应用开发接口无缝兼容，应用开发者使用 Android SDK 中原有的类、 API 即可在次屏上输出显示内容，并且像普通 Android 应用开发一样，可以使用 Java 语言开发双屏异像的应用程序，开发者在很短时间内即可熟练运用，开发非常方便。 再加以顶尖的多媒体技术专家潜心开发和各种环境的反复实验，精益求精，终于让这个高度可靠的嵌入式点唱机方案获得市场热烈追捧。适用于家庭影院、中、小型卡拉 OK 包房、酒店、酒吧、会所、量贩式练歌房、工厂娱乐厅、学校康乐厅等。 随着社会的不断发展和对点唱机的需求会越来越多，基于 X86 架构的设计肯定会逐渐被淘汰，特别是家庭用点歌机， 便携易操作成为最基本的要求，以ARM 架构为主的高性能 低功耗的优点势必会成为品牌商的首选。

导读]  辰汉电子认为：工业化的基础是自动化，自动化领域发展了近百年，理论，实践都已经非常完善了。特别是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂营运而生的DCS控制系统，更是计算机技术，系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术结合的产物。 　    随着计算机以及控制技术的发展，传统的工业控制技术已经逐渐地被智能控制技术所替代，智能化工业控制系统的发展为工业领域的发展提供了最强的技术保证，是推动企业持续创新发展的有效途径。中国是全球人机界面需求量最大的市场，但却不是全球人机界面产品销售额最高的市场。国内的自动化产业，一些原本不用人机界面的行业，也开始使用人机界面了，这说明人机界面已经成为客户体验的不可缺少的一部分，人机界面的用户界面能更好地反映出设备和流程的状态，过视觉和触摸的效果，带给客户更直观的感受。 　　有些机械行业，比如说机床、纺织机械、电子设备等行业，在国内已经发展有几十年的历史了，相对来说属于比较成熟的行业，从长远看，这些行业还存在着设备升级换代的需求。在这个升级换代的过程中，确实会有一些小的、一直使用比较低端产品的厂家被淘汰掉，但也有很多企业在设备更新过程中，将需求重新定位，去寻找那些能够符合他们发展计划，帮助他们提高自身生产力的设备供应商。 　　鉴于这种需求，以后人机界面的改变，将在形状上、观念上、应用场合等方面都有所改变，从而带来工控机核心技术的一次次变革。总体来讲，人机界面的未来发展趋势是六个现代化：平台嵌入化、品牌民族化、设备智能化、界面时尚化、通讯网络化和节能环保化。 　　 　　智能工业：是将具有环境感知能力的各类终端、基于泛在技术的计算模式、移动通信等不断融入到工业生产的各个环节，大幅提高制造效率，改善产品质量，降低产品成本和资源消耗，将传统工业提升到智能化的新阶段。总的来说，智能工业的实现是基于物联网技术的渗透和应用，并与未来先进制造技术相结合，形成新的智能化的制造体系。 　　传统的工业自动化控制系统主要包括3个层次，分别是设备层（device layer）、控制层（control layer）、以及信息层（information layer）。设备层的功能是将现场设备以网络节点的形式挂接在现场总线网络上，依照现场总线的协议标准，设备采用功能模块的结构，通过组态设计，完成数据撷取、A/D转换、数字滤波、温度压力补偿、PID控制等各种功能；控制层是自动化的基础，从现场设备中获取数据，完成各种控制、运行参数的监测、警报和趋势分析等功能，控制层的功能一般由工业计算机或PLC等控制器完成，这些控制器具备网络能力以协调网络节点之间的数据通信，同时也实现现场总线网段与以太网段的连接；第三层信息层提供实现远程控制的平台，并连接到企业自动化系统，同时从控制层提取有关生产数据用于制定综合管理决策。 　　自另一个角度来，物联网可以使所谓的自动化跟信息化『两化融合』的愿景更具体实现，自动化业者长期以来都朝著信息化目标前进，在物联网的基础下，原先传统的C/S（Client/Server）架构，可以转换成B/S（Browser/Server）架构，在生产制造、智能建筑、新能源、环境监控、以及设备控制领域有更广泛的应用。具体而言，自动化资料如果没有经过讯息化的集成，一般使用者还是无法使用；同样的，如果仅有讯息化功能，却缺乏自动化的内容，一样也是空泛无用，两者缺一不可。 　　与未来先进制造技术相结合是物联网应用的生命力所在。物联网是信息通信技术发展的新一轮制高点，正在工业领域广泛渗透和应用，并与未来先进制造技术相结合，形成新的智能化的制造体系。这一制造体系仍在不断发展和完善之中。概括起来，物联网与先进制造技术的结合主要体现在8个领域。 　　泛在感知网络技术　泛在制造信息处理技术　虚拟现实技术　人机交互技术　空间协同技术　平行管理技术　电子商务技术　系统集成制造技术 　　从整体上来看，工业智能化还处于起步阶段。工业智能化在工业领域的大规模应用还面临一些关键技术问题，概括起来主要有以下几个方面。 　　工业用传感器　工业无线网络技术　工业过程建模 　　此外，工业智能化在工业领域的大规模应用还面临工业集成服务代理总线技术、工业语义中间件平台等关键技术问题。 　　中国高端ARM嵌入式设计服务领导者上海辰汉电子科技有限公司对智能工业控制和人机交互界面有着独到见解。 　　辰汉电子认为：工业化的基础是自动化，自动化领域发展了近百年，理论，实践都已经非常完善了。特别是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂营运而生的DCS控制系统，更是计算机技术，系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术结合的产物。DCS的理念是分散控制，集中管理。虽然自动设备全部联网，并能在控制中心监控信息而通过操作员来集中管理。但操作员的水平决定了整个系统的优化程度。有经验的操作员可以使生产最优，而缺乏经验的操作员只是保证了生产的安全性。是否有办法做到分散控制，集中优化管理？需要通过物联网根据所有监控信息，通过分析与优化技术，找到最优的控制方法，是物联网可以带给DCS控制系统的。 　　如今，对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，催生了以太网和控制网络的结合，网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等新兴技术融合进来，从而拓展了工业控制的发展空间，带来新的发展机遇。智能化的工业控制正迅猛成长。 　　辰汉电子还认为：人机交互是计算机科学和认知心理学相结合的产物，同时还涉及到人体工效学、社会学、生理学、医学、语言学、哲学等诸多学科，是一门综合性很强的科学，因此对研究人员的知识结构要求很高，需要有着深厚工业自动化经验，对人机交互界面有独到理解的研发企业。各行各业蓬勃发展，制造业、IT业、汽车行业等都需要设计。而且这些设计不仅要好看，还要好用。现在，人不但要跟机器打交道，还要跟物品打交道，跟汽车打交道，这些都需要人机界面。因此，现在很多人都开始研究人机界面，这是各种创新中非常重要的一环，它触及了创新的最核心。 　　作为物联网智能设备的领导厂商，辰汉电子已经强烈感觉到智能型人机交互产品面临着巨大的机会和挑战，一方面高性能的嵌入式处理器如单核到多核的高端ARM处理器和智能化的操作系统如Android已经渗透到人们生活的各个方面，与之相伴的是工业类智能产品也越来越需要更好的用户体验，更高的性能，更低的功耗，便宜的价格，能无缝的与手机，桌面，云端相连。传统的基于x86或低端ARM构架的封闭的windows应用已经无法满足广大开发者和集成商的需要。工业互联网的冰山一角刚刚打开，相信新一代的基于android的人机交互产品必然带给用户非凡的体验，实现巨大的价值。  

  上海辰汉电子推出基ARM CORTEX A9核心构架飞思卡尔I.MX6x_MDK嵌入式系统开发平台,该平台是目前工业行业最高端最前沿的开发平台 I.MX6xMDK是辰汉电子伴随飞思卡尔发布iMX6处理器后紧跟着推出的面向工业互联网，汽车电子，军工，航天等领域的二次开发参考设计平台。iMX6xMDK有单核和4核版本。分别包含了一颗1.2GHz主频的Cotex-A9处理器和4颗同级别CotexA9处理器。此平台采用核心板+母板构架，将高达1.2GHz主频的CPU，高达2GByte的总线频率1.2GHz的DDRIII和复杂的电源管理系统设计在核心板上，这样彻底让行业客户避免了设计高速信号的风险，保证了项目原型的设计成功率和避免了软件开发因为硬件高速系统的不稳定而中止。与此同时，i.MX6xMDK的母板将Imx6的几乎所有接口引出，同时增加了丰富的有线和无线链接模块，如WIFI,蓝牙，GPS,3G，也预留了众多传感器接口，如光线传感器，三轴加速度传感器，电子罗盘等。 为满足超稳定性行业客户要求，iMX6xMDK将ARM主芯片的内存总线拉出，用户可以用于设计超稳定性要求的异步或同步并行总线设备方案。同时，iMX6xMDK支持高分辨率高速MIPI接口，CAN接口，千兆以太网等等众多业界新标准，是目前工业行业最高端最前沿的开发平台。 I.MX6x 特色如下： 1 、强大的运算能力 2 、强大的视频图像子系统 3 、集成了新一代的各种接口标准 4 、智能的片内电源管理系统 5 、丰富的外设接口和汽车级的温度级别 MX6  还支持非常多的外设接口（欧美系芯片的优点），满足客户不同的需求，可以实现许多功能的扩展应用：【以i.MX6Q MDK1（Morninghan）开发板为例介绍】 UART 接口：多个UART接口，其中UART1接口外挂RS232。 SDIO 接口：可直接使用SD卡，SD卡形式的Wi-Fi卡。 GPS 模块：可直接使用GPS模块于主板上，也可外接不同厂家的GPS子卡以评估其性能。 USB 接口：480Mbps高速USB接口，包括1个USB OTG和2个USB Host CSI ：CCIR656信号接口，可接数字CMOS摄像头。 3G PCIe 接口：可接3G模块。 miniPCIe 接口：可接802.11n的WIFI模块 MIPI/DSI 接口：可接OLED显示屏。 其他接口：SATA、EIM、CAN、CSPI、I2C接口等。

                                         目前工业行业最高端最前沿的I.MX6x开发平台 上海辰汉电子推出基ARM CORTEX A9核心构架飞思卡尔I.MX6x_MDK嵌入式系统开发平台,该平台是目前工业行业最高端最前沿的开发平台 I.MX6xMDK是辰汉电子伴随飞思卡尔发布iMX6处理器后紧跟着推出的面向工业互联网，汽车电子，军工，航天等领域的二次开发参考设计平台。iMX6xMDK有单核和4核版本。分别包含了一颗1.2GHz主频的Cotex-A9处理器和4颗同级别CotexA9处理器。此平台采用核心板+母板构架，将高达1.2GHz主频的CPU，高达2GByte的总线频率1.2GHz的DDRIII和复杂的电源管理系统设计在核心板上，这样彻底让行业客户避免了设计高速信号的风险，保证了项目原型的设计成功率和避免了软件开发因为硬件高速系统的不稳定而中止。与此同时，i.MX6xMDK的母板将Imx6的几乎所有接口引出，同时增加了丰富的有线和无线链接模块，如WIFI,蓝牙，GPS,3G，也预留了众多传感器接口，如光线传感器，三轴加速度传感器，电子罗盘等。 为满足超稳定性行业客户要求，iMX6xMDK将ARM主芯片的内存总线拉出，用户可以用于设计超稳定性要求的异步或同步并行总线设备方案。同时，iMX6xMDK支持高分辨率高速MIPI接口，CAN接口，千兆以太网等等众多业界新标准，是目前工业行业最高端最前沿的开发平台。 一、I.MX6x特色如下： 1、强大的运算能力 Ø  1GHz主频的完全相同的单核，双核，四核处理器。 Ø  支持64位的总线带宽，1066MHz的DDRII数据总线接口，吞吐速率更快 Ø  高达1Mbyte的二级缓存可被双核或四核共享 Ø  NEON MPE 协处理器支持ARM VFPv3构架的浮点运算，支持各种单双精度加，减，乘，除，指数，平方运算。提供16位，32位，64位的浮点运算格式和整数格式的灵活变换。 2、强大的视频图像子系统 Ø  内置视频处理单元（VPU），支持多种格式的全双工视频影像处理，不占CPU资源。 Ø  三个硬件加速图形处理单元（GPU）：支持3D，2D图形加速和矢量加速（Open VG）。 Ø  两个独立的影像处理单元（IPU）：连接摄像头和显示通路以及相关的处理，同步和控制。 Ø  强大的显示接口桥：提供IPU到各种数字显示接口的桥接作用，如RGB，LVDS，HDMI，MIPI/DSI 3、集成了新一代的各种接口标准 Ø  持SATA II标准，可达3Gbps的传输率可同时支持打开四个显示接口：高达200M像素时钟的两个RGB并口，可支持1080P或WXGA分辨率60Hz的显示屏幕。 Ø  支持WUXGA分辨率60Hz的LVDS接口，支持HDMI 1.4标准接口以及MIPI/DSI接口。 Ø  支持千兆以太网口。 Ø  支持PCIe 2.0标准接口。 4、智能的片内电源管理系统 Ø  MX6D/6Q集成了先进的电源管理单元和控制器，包括为各个片内资源供电的DCDC和LDO供电单元。 Ø  监控芯片温度的温度传感器。 Ø  低功耗模式下的动态电源管理技术。 Ø  为ARM核和MPE单元提供软状态轮询和电源关断能力。 Ø  能根据系统需要提供各种电源管理级别。 Ø  灵活的时钟控制管理机制以节省SOC的功耗。 5、丰富的外设接口和汽车级的温度级别 Ø  MX6 还支持非常多的外设接口（欧美系芯片的优点），满足客户不同的需求，可以实现许多功能的扩展应用：【以i.MX6Q MDK1（Morninghan）开发板为例介绍】 Ø  UART接口：多个UART接口，其中UART1接口外挂RS232。 Ø  SDIO接口：可直接使用SD卡，SD卡形式的Wi-Fi卡。 Ø  GPS模块：可直接使用GPS模块于主板上，也可外接不同厂家的GPS子卡以评估其性能。 Ø  USB接口：480Mbps高速USB接口，包括1个USB OTG和2个USB Host Ø  CSI：CCIR656信号接口，可接数字CMOS摄像头。 Ø  3G PCIe接口：可接3G模块。 Ø  miniPCIe接口：可接802.11n的WIFI模块 Ø  MIPI/DSI接口：可接O LED 显示屏。 Ø  其他接口：SATA、EIM、CAN、CSPI、I2C接口等。 二、芯片结构 三、系统结构