Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

На Рис. 1 – Рис. 3 представлен КПК Pocket LOOX 420.

Его основные параметры  приведены в Таблице 2.

Рис. 2.  КПК Pocket LOOX 420

Таблица 2. Основные параметры КПК Pocket LOOX 420 

Именно эта модель и станет объектом дальнейшего рассмотрения.

Тем не менее, почти все ниже сказанное может быть распространено и на младшего представителя семейства 400-х моделей - КПК Pocket LOOX 410.

В следующей части  данной статьи приведены дополнительные подробности КПК Pocket LOOX 420.
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Необходимо отметить, что разработка платформы Intel DBPXA255 может рассматриваться в качестве сложной многофункциональной системы широкого спектра использования. Однако в первую очередь платформа предназначена для исследовательских целей и отработки аппаратно-программых решений.   

Многие схемотехнические решения, приведенной платформы, нашли воплощение в архитектурах персональных компьютеров, созданных сторонними производителями.

На Рис. 4 представлена обобщенная структура одного из вариантов архитектуры КПК, созданной на основе Intel PXA255.

В этом варианте КПК предусмотрены подсистемы  беспроводной связи разного типа.

Рис. 4.  Структура КПК с несколькими подсистемами беспроводной связи

В заключение необходимо отметить, что разработкой и производством КПК занимаются десятки фирм, среди которых немало известных фирм.
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 7 
  

Контроллер беспроводного радиоинтерфейса Wi-Fi, входящий в состав КПК Pocket LOOX 420,  реализован на основе микросхемы Texas Instruments TNETW1100BGHH и управляет модулем радиоинтерфейса, скрытым под металлическим экраном. Данный модуль создан на основе микросхемы MAXIM MAX2820 (2.4 GHz 802.11b Zero-IF Transceivers). Указанная микросхема, выполненная в корпусе THIN QFN (7 x 7 x 0.8 mm, 48 pin), поддерживает стандарт IEEE802.11b (до 11 Мбит/с CCK и до 22  Мбит/с PBCC). Используется однополярное питание: от +2,7 В до 3,6 В. Из других характеристик данной микросхемы следует отметить параметры чувствительности: -97 dBm Rx Sensitivity at 1 Mbps, -87 dBm Rx Sensitivity at 11 Mbps. Передача данных осуществляется в диапазоне 2,4-2,5 ГГц.

Необходимо отметить, что упомянутые радиоинтерфейсы Bluetooth и Wi-Fi являются не единственными беспроводными интерфейсами рассматриваемой модели КПК. К ним следует добавить традиционный инфракрасный (ИК) интерфейс, реализованный с помощью соответствующих элементов, интегрированных в состав КПК. Так, например, в нижнем правом углу платы (Рис. 10) расположен блок с двумя ИК диодами. Данные диоды, представленные на Рис. 11, вместе с соответствующими электронными компонентами обеспечивают возможности беспроводной передачи данных с устройствами, поддерживающими  данный вид связи. К ним относятся многие модели КПК, настольных и мобильных компьютеров, а также некоторые цифровые телефоны и устройства компьютерной периферии.

Рис. 11.  ИК-диоды КПК

Остается добавить, что встроенные средства ИК интерфейса, дополненные соответствующими программными средствами, открывают возможность использования КПК в качестве многофункционального пульта дистанционного управления различными устройствами. К их числу в первую очередь относятся различные компоненты аудио и видеокомплексов.

Кстати, отмечая возможность работы КПК с внешними аудио и видеоустройствами, следует напомнить, что Pocket LOOX 420 сам обладает неплохими мультимедийными возможностями. Звуковые возможности данной модели КПК поддержаны рядом элементов, входящих в его архитектуру. Среди них, прежде всего, следует отметить микросхему Philips 380HN (UDA1380HN). На Рис. 10 она расположена слева от процессора Intel PXA255. Эта специализированная микросхема является аудио кодером/декодером. Она создана инженерами компании Philips и предназначена в основном для портативных плееров MD, CD и MP3. Однако это изделие от известного производителя различных аудио и видеокомпонентов нередко используется и в аудиотракте многих моделей КПК.

Данная микросхема Philips 380HN содержит в своем составе 24-разрядные аналого-цифровые (ADC, Analog-to-Digital Converter) и цифро-аналоговые (DAC, Digital-to-Analog) преобразователи. Аппаратными средствами микросхемы возможна обработка слов длиной 16, 18, 20 и 24 бит. Для встроенного блока ADC обеспечена поддержка частот от 8 до 55 кГц, а для  встроенного DAC – от 8 до 100 кГц. Как утверждают разработчики указанной микросхемы Philips 380HN, она обеспечивает для обрабатываемых сигналов низкий коэффициент искажений и высокий динамический диапазон, достигающий уровня 97 дБ на предельных значениях частоты семплирования. Для сравнения следует напомнить, что качественные аудиодиски характеризуются существенно более скромными параметрами динамического диапазона, даже теоретически. А еще Philips 380HN имеет в своем составе аналоговые линейные входы, включая микрофонный вход (только моно). Встроенный в микросхему телефонный стерео усилитель рассчитан на сопротивление нагрузки 16 Ом. Напряжение питания микросхемы может быть установлено в диапазоне от 2,4 до 3,6 В.   

Остается отметить, что работа аппаратных средств КПК Fujitsu Siemens Pocket LOOX 420 поддержана соответствующими системными и прикладными программными компонентами Microsoft, а также других сторонних производителей ПО.

В следующей части  данной статьи – небольшое заключение.
    

>>    Часть 9  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 6 
  

В противоположном от разъема USB/питание конце платы КПК находится щелевой разъем (слот) SDIO. Он вместе с окружающими его элементами используется для подключения карточек флэш-памяти SD/MMC или миниатюрных карт расширения, подключаемых посредством интерфейса SDIO.

Рядом со слотом SDIO, как уже упоминалось выше, находится стерео разъем головных телефонов. Это разъем совмещен с переключателем, управлющим встроенным в конструкцию КПК громкоговорителем (динамиком).

Рядом с разъемом SDIO под металлическим экраном расположен модуль беспроводной радиосвязи Bluetooth. Этот модуль окружен электронными элементами разной степени интеграции.

Необходимо отметить, что несущая плата является двухсторонней. Это означает, что большое количество элементов расположено на другой стороне платы КПК.

Внешний вид этой стороны платы представлен на Рис. 10.

Рис. 10.  Плата с основными электронными компонентами

Число электронных компонентов, расположенных на обратной стороне платы, сравнительно велико, и их описание выходит за рамки данной статьи. Однако основные микросхемы, в значительной степени определяющие архитектуру указанного КПК, заслуживают персонального упоминания и соответствующего рассмотрения.

Итак, традиционно главной микросхемой является процессор Intel PXA255, реализующий микроархитектуру и функции XScale. Этот важнейшая компонент, как справедливо считается,  является основой КПК, и он в значительной степени определяет архитектуру и основные функциональные свойства всего устройства. Это компонент подробно описан в начале данной статьи в отдельном разделе.

Кроме процессора, важнейшими микросхемами являются:

• чипы оперативной памяти,
• чипы флэш-памяти, 
• контроллеры интерфейсов и т. п.

Оперативная память КПК представлена двумя микросхемами SDRAM. Их общий объем составляет 64 Мбайт (2 х 256 Мбит). На Рис. 14 эти микросхемы расположены выше процессора. Они хранят программы и данные, но только до тех пор, пока в аккумуляторах достаточно для этого энергии. Кроме того, микросхемы участвуют в процессах обработки данных.

Флэш-память КПК представлена одной большой микросхемой. Эта микросхема выпущена компанией Intel. Ее обозначение – Intel 4000LOZBQO, и на Рис. 10 она расположена справа от процессора. Микросхема обеспечивает энергонезависимое хранение информации и предназначена в основном для хранения системной информации, представленной программами и данными производителя КПК.

Справа от чипа флэш-памяти расположена микросхема HTC 30H88028-00. Эта микросхема является так называемым чипом-компаньоном процессора Intel PXA255. Она содержит контроллеры интерфейсов GPIO (General Purpose Input/Output) и SD/MMC. Это означает, что через HTC 30H88028-00 осуществляется передача значительного потока информации между процессором и другими комплектующими.

Еще одной крупной микросхемой, расположенной на обратной стороне платы (Рис. 10),  является контроллер беспроводного радиоинтерфейса Wi-Fi. 

В следующей части  данной статьи продолжена тема основных элементов КПК Pocket LOOX 420.
    

>>    Часть 8  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 3 
  

Особенности внутреннего устройства

Обобщенная структура типового КПК, к которому относится и описанная выше модель КПК Pocket LOOX 420, созданная на основе процессора Intel PXA255, приведена на Рис. 4.

Рис. 4.  Структура КПК Pocket LOOX 420

Итак, основными компонентами в приведенной обобщенной структуре КПК являются:

• Процессор Intel PXA255,
• Сенсорный жидко-кристаллический экран (сенсорный ЖК-экран),
• Итак, основными компонентами в приведенной структуре являются:
• Оперативная память (RAM),
• Презаписываемая внутренняя и внешняя флэш-память, включая ПЗУ (ROM),
• Средства расширения системы (GPIO),
• Средства коммуникации,
• Элементы энергопитания и др.

Разборка КПК

Чтобы получить доступ к внутреннему устройству КПК и его компонентам, необходимо вскрыть корпус данного устройства. Однако разборка столь сложного устройства является операцией, потенциально опасной для КПК. Связано это с тем, что ошибки в разборке и в последующей сборке чреваты необратимыми нарушениями его работоспособности.

Помня об одном печальном опыте отверточного общения с одной из моделей КПК,  стоившей ей жизни, решено было не рисковать и обратиться к профессионалам.

В данном случае это была фирмы CPS – Технический Центр. Тем более что они уже помогали в подобных деликатных ситуациях, помогая в исследованиях внутреннего устройства сложных электронных изделий.

Итак, в результате общения со специалистами была выполнена полная разборка КПК Fujitsu Siemens Pocket LOOX 420 и сделаны детальные фотографии внутреннего устройства данного электронного изделия.

Что же касается моих последователей, то настоятельно не рекомендую повторять подобные операции в домашних условиях, особенно, если нет должного опыта и соответствующих инструментов.

Внимание. Ни автор, ни сайт не несут ответственности за нарушение работы устройств вследствие их непрофессиональной  разборки

В следующей части  данной статьи приведены подробности внутреннего устройства КПК Pocket LOOX 420.
    

>>    Часть 5  
      

Евгений Рудометов 
 

Можно очень долго рассказывать о  возможностях моделей различных компьютерных устройств, как стационарных, так и мобильных, обосновывая в ряде случаев срвнительно высокий уровень цен. Однако иногда полезно просто показать и проанализировать их внутреннее устройство.

Это позволяет убедиться в высокой насыщенности компьютерных изделий различными электронными компонентами.

Количество же этих компонентов, как и сложность основных микросхем, на основе которых создаются компьютерные устройства, могут порой убедить лучше многочисленных и ярких аргументов специалистов в области рекламы и маркетинга.

Все это касается не только сравнительно больших настольных систем, но и мобильных устройств, включая даже самые миниатюрные из них, например, КПК (карманные персональные компьютеры). Эти компактные изделия по функциональным возможностям часто могут составить достойную конкуренцию соответствующим моделям традиционных настольных и мобильных компьютерных систем.

В качестве примера и объекта дальнейшего детального исследования внутреннего устройства был выбран КПК Pocket LOOX 420 фирмы Fujitsu Siemens Computers (Fujitsu Siemens). Этот сверхкомпактный мобильный компьютер создан на основе процессора Intel PXA255, реализующего архитектуру и систему команд ARM. 

Основные технические параметры

Состав комплектов 400-х КПК

Рис. 1.  Комплект КПК Pocket LOOX 410/420

В состав стандартных комплектов КПК моделей Pocket LOOX 410/420 (Рис. 1) входят:

• КПК Pocket LOOX серии 400,
• Защитный чехол для КПК,
• Два стилуса — один в составе КПК, второй — опциональный,
• USB docking station — кредл для КПК (только для КПК модели Pocket 420),
• Компактный блок для питания КПК от электрической сети переменного тока с вилками разных стандартов,
• Кабель USB, используемый для подключения КПК к ПК (Desktop, Notebook),
• Два оптических диска (CD) с программным обеспечением,
• Краткая документация на нескольких языках, к сожалению, за исключением русского.

Таблица 1. Архитектурные отличия КПК Pocket LOOX 410/420

Необходимо отметить, что по своему внешнему виду обе модели карманных персональных компьютеров Pocket LOOX серии 400 полностью совпадают.

В следующей части  данной статьи приведены основные характеристики КПК Pocket LOOX 420.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 2 
  

Возможные штатные электрические и частотные режимы эксплуатации процессора Intel PXA255 приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Режимы работы процессора Intel PXA255 

Допустимый температурный диапазон окружающей среды (Ambient Temperature) для работающего процессора составляет от -40 C до +85 C, температурный диапазон хранения процессора — от -40 C до +125 C. 

Воплощение архитектурных замыслов разработчиков и реализация широких функциональных возможностей процессора стало возможным благодаря применению хорошо отработанного технологического процесса. Процессор Intel PXA255 создан по  CMOS технологии с использованием литографии 0,18 мкм и шести слоев металлизации. Выпускаемые процессоры проходят тщательный контроль.

Кристалл процессора Intel PXA255 упакован в корпус PBGA с размерами 17 х 17 мм и  содержит 256 контактов.

Платформа

Специалистами корпорации Intel на основе процессора Intel PXA255 разработана платформа Intel DBPXA255 (Intel DBPXA255 Development Platform for Intel Personal Internet Client Architecture), функциональная схема которой представлена на Рис. 3.

Рис. 3. Функциональная схема платформы Intel DBPXA255

В следующей части  данной статьи приведен пример структуры КПК с несколькими подсистемами беспроводной связи.
    

>>    Часть 4  
      

Евгений Рудометов 
 

 >>    Часть 1 
  

Совместно с ядром XScale в состав процессора Intel PXA255 (Рис. 2) интегрированы следующие технические средства:

• контроллер памяти,
• контроллер тактовой частоты и мощности,
• контроллер DMA,
• контроллер LCD,
• USB Client,
• AC’97,
• I2S,
• MultiMediaCard,
• FIR Communication,
• Syinchronous Serial Protocol Port,
• I2C,
• General Purpose I/O,
• Full Function UART,
• Standard UART),
• Bluetooth UART (стандартный последовательный 960 Кбит UART интерфейс к приемопередающему модулю),
• Real-Time Clock,
• OS Timers,
• Pulse Width Modulation,
• контролер прерываний.

Рис. 2. Функциональная схема процессора Intel PXA255

Встроенный в состав процессора Intel PXA255 контроллер памяти поддерживает широкий ассортимент типов микросхем памяти с учетом их разной внутренней и внешней организации. Данным контроллером памяти поддерживается: до четырех банков динамической памяти SDRAM, до шести статических  чипов памяти ROM, Flash, SRAM, а также  чипы-компаньоны. Кроме того, в компьютерной системе, созданной на основе Intel PXA255, может быть до двух слотов PCMCIA или Compact Flash. При этом интерфейс системной памяти поддерживает: 100 МГц SDRAM, от 4 Мбайт до 256 Мбайт SDRAM, 4 банка SDRAM по 64 Мбайт.

Встроенный контроллер жидко-кристаллического дисплея (LCD) способен работать с пассивными или активными панелями LCD. Этот контроллер обеспечивает поддержку 1, 2, 4 бит серого и 8 или 16 бит цвета пикселов, а 256 бит палитра обеспечивает гибкость. Возможна работа с дисплеем разрешения 1024 х 1024, однако рекомендованное разрешение — до 800 х 600 пикселов при 16 бит цвета.

Процессор Intel PXA255, как и его предшественник Intel PXA250, разработан по технологии 0,18 мкм. Поддерживается работа ядра с тактовой частотой 100-400 МГц (для сравнения максимальная тактовая частота предшественника Intel PXA250 и Intel PXA255 — процессора Intel PXA210 достигала значения всего лишь 200 МГц). Разные режимы эксплуатации обеспечивают масштабирование компьютерной системы, созданной на основе Intel PXA255, как по производительности, определяемой тактовой частотой, так и по энергопотреблению, зависящему от тактовой частоты и напряжения питания. При этом, чем выше напряжение питания процессора, конечно, в пределах допустимого уровня, тем выше можно установить значение тактовой частоты, и наоборот — чем ниже напряжение питания, тем ниже максимальное значение тактовой частоты.

Энергопотребление зависит от режимов эксплуатации. Максимальное энергопотребление процессора Intel PXA255 составляет 2,6 Вт (“active mode”, 400 МГц), типичное — 411 мВт (“active mode”, 400 МГц), минимальное — 63 мВт (“idle mode”, 200 МГц)

В следующей части  данной статьи приведены режимы процессора Intel PXA255 и некоторые подробности платформы.
    

>>    Часть 3  
      

Евгений Рудометов 
 

В процессе своей сравнительно быстрой эволюции карманные персональные компьютеры (КПК) постепенно стали полноценными мультимедийными устройствами, способными в ряде случаев заменить своих более сложных и крупных собратьев. Однако, несмотря на функциональную насыщенность этих устройств, есть одно обстоятельство, не всегда устраивающее потенциальных пользователей. Речь идет о цене. Действительно, при внешнем виде, напоминающем обычные калькуляторы, многие модели КПК во многих случаях не уступают по цене настольным компьютерам и ноутбукам.

Основой большого количества КПК является сравнительно ограниченные по числу компонентов наборы электронных элемнетов. Тем не менее, их количество в данных компактных компьютерах довольно большое.

Базовым же элементом системы является центральный процессор архитектуры ARM.

Примером может служить процессор Intel PXA255 с ядром микроархитектуры Intel XScale и системой команд, совместимой с ARM. Этот процессор унаследовал лучшие черты своих предшественников и заложил основы для своих более совершенных потомков.

Процессор Intel PXA255

Процессор Intel PXA255, реализующий архитектуру и систему команд ARM, создан на основе своего предшественника Intel PXA250 и унаследовал большинство его архитектурных особенностей и функциональных возможностей.

Основным отличием Intel PXA255 является использование более производительной внутренней шины, чья тактовая частота была увеличена вдвое — 200 МГц (при тактовой частоте ядра 400 МГц) против 100 МГц у той же шины его прототипа. Это обеспечило значительное повышение скорости работы процессора и соответствующее увеличение производительности компьютерных систем, созданных с использованием Intel PXA255.

Архитектура процессора 

В основе процессора Intel PXA255 лежит 32 разрядное ядро XScale, приведенное на Рис. 1.

Рис. 1.  Структура ядра Intel XScale

Система команд Intel PXA255 совместима с ARM версии 5TE ISA (ARM Thumb Instruction Support, ARM DSP Enhanced Instructions).

Ядро XScale процессора Intel PXA255 обладает следующими основными характеристиками:

• 32 Кбайт кэш команд,
• 32 Кбайт кэш данных,
• 2 Кбайт мини кэш данных,
• 2 Кбайт мини кэш команд,
• 40 бит аккумулятор и расширенное 16 разрядное устройство умножения для обработки мультимедийной информации,
• средства управления памятью инструкций и данных и др.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые подробности об архитектуре процессора Intel PXA255.
    

>>    Часть 2