Автор Тема: Чипсеты и технологии  (Прочитано 6294 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Poputchik

  • Клуб
  • Ац. Архиолаг
  • ******
  • Сообщений: 1760
Чипсеты и технологии
« : Ноябрь 01, 2006, 16:33:40 pm »
Автор Paganel
http://hllab.dp.ua

Любопытство меня доконало и, побродив пару дней по инету, я решил открыть этот топик. Надеюсь, не меня одного интересует, на чем собраны наши GPS приемники, как они работают, и в чем их особенности и отличия друг от друга. Все участники форума могут помешать сюда найденные ими материалы на эту тему и свои соображения по этому поводу.

Естественно я не претендую на исключительную осведомленность в этих вопросах. Так, что если вы считаете, что я не прав – бейте меня ногами. Это будет интересно и познавательно.

Вот, для начала то, что я накопал о SiRFStar, вернее о SiRF Technology Holdings Inc.

Фирма основана в феврале 1995 года, то есть когда основные игроки этого рынка уже во всю работали. И все-таки молодая фирма не побоялась вступить с ними в борьбу и, кажется, победила. В чем же ее секрет? На своем сайте они прямо об этом говорят: (в вольном переводе) ... «Фирма создана, чтобы принести Глобальную систему позиционирования и другие беспроводные технологии в широкий спектр приложений пользователя. … Мы хотим, чтобы все, что движется, знало, где оно находится». (Как похоже на «… Персональный компьютер в каждый офис на каждый рабочий стол…»). То есть, решение должно было быть массовым и дешевым. Гармин, Магеллан и Луренс прозевали момент, когда GPS технология из научной и военной стала массовой. Основатели Sirf к этому моменту готовились заранее. И не удивительно.

Основатель Sirf - Канвар Чадха (Kanwar Chadha) начинал еще с разработки сопроцессоров Inel 8087/287/387, потом был Генеральным директором мультимедийной группы и Директором Стратегического Маркетинга и разработчиком 3D-ускорителей в S3 Inc. (кому не известна эта знаменитая фирма?). Председатель совета директоров Сирфа – Майкл Каннинг (Michael L. Canning) основатель не менее известной фирмы Cirrus Logic Inc, президент Mass Storage Company и Stream Machine Company. Среди других основателей и руководителей фирмы в прошлом председатели советов директоров, исполнительные директора и главные специалисты Matrix Semiconductor, Asyst Technologies, IBEAM Broadcasting, Packard Bell, NEC, NVIDIA, AMD, Digital Equipment's, 3COM, Hewlett Packard, National Semiconductor, Fairchild Semiconductor, LSI.

В общем, в начале 1995 года собрались вместе киты микроэлектроники и цифровой обработки сигналов с двадцатилетним стажем. Продали почти умершую Cirrus Logic, бросили не выдержавшую конкуренции S3, убежали из неповоротливых монстров типа Hewlett Packard. Унюхали нарождающийся спрос на массовые и дешевые GPS решения для массового потребителя. У них было все – деньги, специалисты, передовые микроэлектронные производства. Оставалось за малым – создать конкурентоспособный продукт.

Полтора года новорожденная Sirf провела в маркетинговых исследованиях и разработках. Наконец 10 сентября 1996 года вышел первый пресс релиз - http://www.sirf.com/sept10.html

Больше половины релиза посвящаются воспеванию прелестей GPS технологий и результатам маркетинговых исследований, обещающих потенциальным инвесторам рынок в 10 миллиардов долларов к 2000 году. Не успев еще сделать опытных образцов микросхем, они уже запатентовали целую кучу названий и технологий. Не удержались они и от того, чтобы похвастаться тем, что уже соблазнили своими релизами фирму MiTAC.

По словам разработчиков SiRFstar архитектура обеспечивает множество уникальных преимуществ для потребителя. В релизе они привели три:
SnapLockTM – пообещали выдавать координаты с частотой 10 раз в секунду, в 30 раз быстрее чем другие решения на рынке. (Как оказалось при внимательном прочтении, при кратковременной потере сигнала, возобновление приема происходит за 100 мс за счет более мощной обработки сигнала, а координаты выдаются как и прежде раз в секунду)
SingleSatTM - продолжить выдавать координаты при потере всех спутников кроме последнего. (А реально если ваш GPS потерял спутники, то он некоторое время считает, что вы едете туда же и с той же скоростью)
FoliageLockTM - приемник может обработать сигналы GPS, которые являются значительно более слабыми чем минимальные допустимые по спецификации GPS, обеспечивая навигацию под густой листвой. (То есть за счет более мощного процессора и более сложных алгоритмов пытается обрабатывать вместо сигнала всякий мусор)
Главное, что было обещано - SiRFstar архитектура уменьшает системные затраты на GPS двумя способами: способностью работать с недорогими кристаллами и фильтрами вместо дорогих компонентов, и большая интеграция на уровне чипсета, который позволит проектировщикам уменьшить количество дополнительных компонентов.
(Более внятно здесь - http://www.hr-tews.de/GPS/sirf_en.htm).

В последнем абзаце сообщалось, что комплект из 2 микросхем уже доступен по 50 долларов за пару плюс документация и средства разработки за 1000.

Что же в результате? Естественно конкурировать с доведенными до совершенства приемниками и корреляторами Almel сложно и дорого и в расчете на массового потребителя и не нужно. Но, имея совершенное производство и опыт разработки сигнальных процессоров, можно в тот же корпус засунуть более мощный и сложный процессор и применить более сложные алгоритмы. Естественно жрать такой чипсет должен немеряно. К сожалению ни энергопотребления ни реальной чувствительности первого чипсета я не нашел.

С 1997 года, в более поздних версиях чипсета (1/LX - http://www.sirf.com/oct20.html) заявлена технология энергосбережения. То есть, когда процессору делать нечего, он стоит и ничего не потребляет. В первых, это совсем не ново и давно работает во всех наладонниках. Во вторых модуль просто выдающий координаты в NMEA без дисплея и всякой картографии все таки жрал 150 мА при 5 вольтовом питании. Но чипсет вышел и совместно с упомянутым MiTAC начались эксперименты по внедрению его в разных устройствах, то в комплекте с компьютером, то с RISC процессором Hitachi, то с GSM телефоном снизив цену за комплект до 30 долларов.

Не имея возможности совершенствовать высокочастотную часть и использовать высокоэффективные антенны Sirf пошла по пути программного совершенствования алгоритмов вычисления и использования дополнительной информации – спидометра автомобиля, альманахов передаваемых через GSM и прочего. Короче процессора им на это не хватило, и в августе 1999 года вышел чипсет SiRFStarII, уже с новым, мощным ARM процессором.

SiRFStarII/LP - комплект из двух микросхем, приемника и кореллятора, включает в себя процессор ARM7 производительностью 40 MIPS, один мегабайт памяти, два последовательных порта и более 40 входов-выходов, которые разработчик может использовать по своему усмотрению. Но самый кайф в том, что в ПЗУ чипа уже зашита библиотека подпрограмм для обработки сигнала и всевозможных вычислений и преобразований координат. Остается только подсоединить антенну и сделать коробочку с кнопками.

Результат не заставил себя долго ждать. Почти сразу появились GPS мышки и синезубые коробочки. Там особо ничего делать не пришлось. Все необходимые функции уже были в библиотеке. С экранными навигаторами пришлось подождать. Разработка графических интерфейсов – работа более трудоемкая. Но и эта проблема была решена и навигаторы стали делать все, кому не лень, особенно китайцы. Чего собственно и добивалось руководство Sirf.

Ко всеобщей радости примешалась и изрядная ложечка дегтя. Устройства оказались все-таки достаточно прожорливыми, а память и процессор слабоваты для хорошей графики, но говоря уже о картографии. Типичный пример, так и не доведенный до ума JJ-Connect Navigator 100, в который то ли не поместились все заявленные функции, то ли для них не хватило процессорных ресурсов.

Но силы были потрачены не зря, да и содружество с Моторолой не прошло даром, и SiRFStarIII закрепил успех. Уже в одном корпусе более мощный процессор, вчетверо больше памяти и вдвое меньше энергопотребления. Тут уже и серьезные фирмы начали задумываться. А после того, как Гармин применил этот чипсет в своих изделиях, все стали просто уверены, что лучшего варианта нет и быть не может.

А что же Лоуренс и Магеллан (он же Талес Навигешн), просто проспали? По идее не должны были. Лоуренс продолжает выпускать оборудование для кораблей и самолетов, а Талес высокоточное геодезическое оборудование. Вышли у них новые линейки навигаторов для туристов, путешественников и других любителей.

После дешевого, но глючного GO, Лоуренс выпустил солидные Expedition и удобные Hunt, выполненные по двухпроцессорной схеме (один процессор на корреляцию и второй на интерфейс), причем по потреблению не намного хуже однопроцессорных.

Магеллан порадовал любителей своей марки новыми Эксплористами на чипсете Baldur (Atmel ATM0640) и втайне готовит конкурентам новый подарочек – коррелятор ATM0663. Просочилась информация и о чипсете Elcano. Возможно, это он и есть. Микросхемы уже доступны, а из непроверенных источников стало известно, что тестеры уже в декабре получат на пробу новые GPS приемники. Что готовит в ответ Sirf, пока скрыто глубокой тайной.

Захват потребительского рынка состоялся, но грядет ли его передел, скорее всего, станет известно этой весной. А пока мы можем только гадать, основываясь на уже доступных данных новых наборов микросхем.

О чувствительности GPS приемников.

Ни для кого не секрет, что чем более слабый сигнал в состоянии принимать и обрабатывать GPS-приемник, тем в более худших условиях он способен выполнять свои функции. Реально это отражается на том, что приемник показывает большее количество «отловленных» спутников и реже их теряет. Это уже превратилось в спорт – чей приемник покажет больше спутников, тот и лучше. Но хотелось бы сравнить их по настоящему – по техническим данным. Давайте попробуем:

Мощность спутникового сигнала, достигающего земли и принятого антенной приемника, очень мала, где-то 10 в минус 14 степени ватта. Чтобы не мучаться с паровозом нулей и не думать, что будет после «микро», «нано» и «пико», в технической документации указывают уровень мощности – десятичный логарифм отношения к базовому значению 0.1 ватта, умноженный на 10. Это и есть чувствительность в децибелах (dBW).

Все это есть в справочниках по радиотехнике и, по большому счету нам совсем не нужно. Достаточно понимать что -150 dB лучше чем -140. Каждая десятка – это изменение на порядок, два раза – это 3 dB, пять раз – 7.

До последнего времени производители GPS оборудования не баловали нас техническими данными. Мне так и не удалось выяснить, на каких микросхемах сделаны старые магелланы и гармины. Но в последнее время реклама просто помешалась на цифрах. Порошки стирают в три раза лучше, шампуни укрепляют волосы на 87 процентов, жвачка приносит в три раза больше удовольствия… Интересно, как они это замеряют?

Первенцем опять выступил SiRF. Для своего чипсета SiRFStarII/LP он заявил умопомрачительную чувствительность – аж -172 dBW. Странно, но для готовых изделий указывается более скромная цифра -140 dB, что больше похоже на правду. Вслед за ними и другие производители стали указывать чувствительность своих приемников. Однако, цифры сильно отличаются даже для одного и того же изделия. Попробуем разобраться и в этом.

Как оказалось одной цифрой тут не обойдешься. В режиме холодного старта и определения координат GPS приемник должен принять со спутников солидный объем информации – альманах с любого спутника и эфемерис с каждого. Естественно информация должна прийти корректная, а не побитая молью. Для отслеживания текущего положения нужно только ловить фронты импульсов. При этом сигнал может быть значительно слабее. Поэтому различают три уровня сигнала, необходимого для работы приемника, что соответствует трем чувствительностям:

- cold start – уровень сигнала, достаточный для холодного старта
- acquisition – сигнал достаточный для определения координат (горячий старт)
- tracking – сигнал достаточный для удержания спутников и вычисления текущих координат.

Не все производители указывают все три значения. Да и эти три могут измеряться в разных условиях. Если для прибора указывается только одно значение, то, скорее всего, это самое оптимистичное – Tracking Sensivity.

О рекордной чувствительности второго сирфа мы говорили. Для реальных приемников на нем указываются от 140 до 143 dB. Чипсет магеллановских Эксплористов Baldur ATM0540 имеет чувствительность старта -137dB, удержания -145 (в других источниках 150). То есть он должен быть не намного, но лучше второго сирфа. Реально же устойчивость приема и позиционирования у Магелланов гораздо лучше, чем у приемников на втором сирфе. Вероятно, сказываются более серьезные антенны и менее шумящая высокочастотная часть.

SiRFStarIII имеет чувствительность холодного старта -144 dB, что явно лучше. Чувствительность удержания заявлена -159dB. Это явно заметно, в отличие от сирфа второго. Аналогичные параметры имеет давно выпускаемый фирмой Atmel чипсет Antaris 4 – 146/158.

Кажется, для технологии сегодняшнего дня, это уже близко к пределу. Иначе параметры разработанного в этом году нового набора микросхем ATR0663 были бы выше. Но чипсет навигаторов, идущих на смену Эксплористам, имеет те же 144/159. Будут ли они принимать сигналы лучше иксовых гарминов, покажет время.
El pueblo unido jamas sera vencido!

Poputchik

  • Клуб
  • Ац. Архиолаг
  • ******
  • Сообщений: 1760
Ну и что мы имеем на сегодняшний день.
« Ответ #1 : Декабрь 07, 2006, 17:36:01 pm »
Автор Paganel
http://hllab.dp.ua

Ну и что мы имеем на сегодняшний день.

Итак революция, о которой говорил нам Канвар Чадха, свершилась - все, что движется, имеет все возможности, чтобы знать где оно находится.

GPS навигаторы из экзотического чуда враждебной техники превратилось в простой, относительно доступный и почти всем понятный прибор. Многие даже перестали путать GPS с GPRS-ом.

На, близком мне по увлечениям, рынке персональных, автономных навигаторов лидерство захватил Гармин, плавно и почти безболезненно перейдя на новый чипсет. Ничего нового он в них не добавил, удовлетворившись только повышенной чувствительностью да увеличением количества мозгов за счет подключаемых карт памяти. Правда, касается это только старших моделей. Етрексы и Геки по пока непонятной мне причине остались «за бортом».

Лоуренс чуть раньше полностью обновил линейку навигаторов выпустив несколько солидных и увесистых приборов для путешественников, охотников и геокешеров , наконец, добившись от своих приборов нормальной герметичности. В нашем регионе они не так популярны, но фирму это мало заботит. Похоже, потребительский рынок не составляет у этой солидной фирмы значительной доли доходов. Попытка выпустить бюджетную модель, кажется, с треском провалилась. Глюкозность iFINER GO не позволила ему стать популярной моделью. Да и зашитая насмерть карта США и гавайских островов не способствовала его продвижению на нашем рынке.

Магеллан упрямо производит Эксплористы и уже полгода хранит гробовое молчание, объявив в конце лета о разработке совместно с Атмел нового чипсета для своих навигаторов. Но не пройдет и полгода, как они громко объявят о новой, революционной технологии и сногсшибательных параметрах их новых GPS приемников.

Предприимчивые китайцы не остались в стороне и, как всегда, попытались удовлетворить тех, у кого не оттопыриваются карманы. Для начала они наводнили рынок синезубыми коробочками. Благо коробочки штамповать они умеют, а вставить в них готовый GPS модуль от Атмел, Немерикс или Сирф не проблема даже для африканского пигмея.

С полноценными навигаторами так просто не получилось. Все модели GPS приемников фирм «второго эшелона» можно пересчитать по пальцам одной руки. И это не удивительно. Здесь уже требуются солидный коллектив высококлассных программистов, которыми, как известно, «поднебесная» никогда не славилась. Но процесс уже пошел. Стоит кому-то одному поднапрячься и все-таки сделать более-менее рабочий навигатор, как его сразу начинают выпускать сразу несколько фирм, копируя все его глюки и недоработки. Но даже сырые и недоделанные приборы нашли своих непривередливых и терпеливых покупателей.

Киты потребительского радиорынка тоже не спали, но не заморачиваясь по мелочам, дружной толпой ринулись на рынок автомобильных навигаторов. Здесь и карманы потолще, да и вес и прожорливость устройств не так критичны. Почти все именитые производители аудиовидеоустройств выпустили хотя бы по одному автомобильному навигатору. Хотя скорее, они просто добавили навигационные функции в свои развлекательные центры.

Мода встраивать GPS модуль во все, у чего есть экран, батарейки и хотя бы одна кнопка набирает обороты. Первыми на нее откликнулись производители мобильных телефонов и КПК. Первые в неуемном желании добавлять в телефон все новые и новые возможности, часто граничащие с бесполезными наворотами, вторые в безуспешной попытке остановить катастрофическое падение спроса на карманные компьютеры.

На первом этапе GPS в телефоне, за исключением вполне удачной модели от Бенефон, не прижилась. Уж очень прожорливым оказался чип. Но главное, что владельцам телефонов, которые уже давно перешли из разряда приборов в разряд бижутерии, очень сложно было хвастаться тем, в чем они ничего не понимают. Другое дело картинки, мелодии, видео и другое разлекалово. Для тех, кого это не остановило, полный спектр наворотов, не поместившийся в телефон получили свое в виде нового устройства – коммуникатора, гибрида телефона и КПК. Я бы назвал получившегося монстра интернетонавигатоаудиовидеогеймкамерофоном.

Оснащение GPS модулем наладонников тоже не прибавило энтузиазма их покупателям. Их владельцами так и остались любители компьютеров 24 часа в сутки. Они просто стали использовать еще одну возможность своих любимцев. Не нашли понимания навигационные КПК и у западных автомобилистов. Им пришлись по душе более дружественные и понятные, а главное не требующие дополнительных мозговых затрат автомобильные навигаторы и аудиовидеоцентры с GPS. И только на просторах постсоветского пространства КПК с GPS нашли своих беззаветных сторонников. И все благодаря нашему умению разбираться в непонятном и доделывать недоделанное, а также врожденной привычке красть все, что плохо лежит (бумажные и электронные карты и программы).

Революция свершилась и теперь каждый желающий может знать точное значение географических координат места, где стоит его нога. Только во многих случаях это ему совсем ничего не дает. Ну скажите, какая мне радость от того, что я сижу в 5382 километрах от экватора и в 291 километре от 33-го меридиана?

Продолжение следует.
El pueblo unido jamas sera vencido!