Lập trình game trên thiết bị di động

1.1.2.5 e. Tegra
Các loại SoC Tegra của Nvidiađang sử dụng trong các thiết bị di động là dòng
Tegra 2 hay Tegra 3 với tên mã là Kal-El. Các dòng sản phẩm này đều tích hợp vi xử
lý đa lõi ARM Cortex-A9 tốc độ từ 1 GHz đến 1.4 GHz; sử dụng GPU tiết kiệm điện
GeForce làm chip xử lý đồ họa.
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phòng
Sinh viên: Lê Vũ Minh Quang – CT1401 13
Hình 1-7: Sơ đồ khối của Tegra 2
Tegra 3 đƣợc cải tiến và là sản phẩm SoC bốn lõi đầu tiên trên thế giới dành cho
thiết bị di động.Tốc độ xử lý của các lõi A9 đã đƣợc tăng từ 1.2 GHz lên 1.3 GHz ở
cấu hình 4 lõi và GPU cũng đƣợc tăng đáng kể. Tegra 3 có thể chạy trên màn hình độ
phân giải lên tới 2048 x 1530 pixel nhƣng chỉ có thể quản lý hai màn hình đồng thời
trong khi các chip mới của OMAP và Exynos có thể quản lý tới 3 hay 4 màn hình
cùng lúc.
Hình 1-8: Hình ảnh của Tegra 3. Năm lõi vi xử lý (lõi thứ 5 nằm ở trên cùng)
Nvidiadùng lõi Cortex-A9 thứ nămvới ttốc độ 500 MHz để xử lý những tác vụ
đơn giản nhằm tiết kiệm năng lƣợng. Trong tƣơng lai sản phẩm có tên là Wayne sẽ
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phòng
Sinh viên: Lê Vũ Minh Quang – CT1401 14
tích hợp các bộ vi xử lý ARM Cortex-A15 trong cấu hình bốn lõi hay tám lõi. GPU
GeForce cũng sẽ đƣợc tăng lên.
1.1.2.6 f. SoC của Apple
Apple là một hãng nổi tiếng với các sản phẩm tinh tế và chất lƣợng cao. Họ cũng
sản xuất SoC nhƣng không chuyển giao cho hãng khác. Apple chỉ dùng cho các sản
phẩm của họ. Hiện nay Apple lấy nguồn SoC trực tiếp từ Samsung trang bị cho máy
tính bảng và điện thoại Iphone của họ.
Chip A4 là SoC tích hợp vi xử lý ARM Cortex-A8 lõi đơn tốc độ từ 800 MHz
đến 1Ghz và GPU PowerVR SGX535. Nó đƣợc sản xuất trên quy trình 45nm.
Apple cải thiện Chip A5 với việc tích hợp vi xử lý ARM Cortex-A9 lõi kép và
GPU PowerVR SGX543MP2 lõi kép cùng với bộ nhớ RAM 512 MB mạnh hơn A4
dùng RAM 256 MB còn các thành phần khác vẫn tƣơng tự A4 nhƣ tốc độ xung nhịp,
quy trình 45nm, bộ vi xử lý tín hiệu hình ảnh cũng nhƣ công nghệ "earSmart" để khử
nhiễu âm thanh.Trong thế hệ kế tiếp SoC A6 sẽ sử dụng quy trình 28nm và tích hợp
nhiều lõi với tốc độ vi xử lý cao hơn cùng khả năng tích hợp Cortex-A15.
1.1.3. Bộ nhớ RAM
Bộ nhớ RAM trong thiết bị di động cũng có vai trò tƣơng tự nhƣ trong máy tính
cá nhân. Công nghệ sản xuất và nguyên lý hoạt động cũng giống nhau do đó trên thiết
bị di động có 2 thông số cần quan tâm là: Dung lƣợng RAM và tần số xung nhịp.
RAM đƣợc tích hợp trong SoC nhằm giảm thiểu kích thƣớc thiết bị, giảm điện năng
tiêu thụ, tốc độ truy cập nhanh hơn.
Hình 1-9: Hình minh họa vỉ mạch Motorola Droid Razr
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phòng
Sinh viên: Lê Vũ Minh Quang – CT1401 15
1.1.4. Bộ nhớ ROM
Bộ nhớ ROM trong thiết bị di động có vai trò to lớn hơn so với ROM trong máy
tính cá nhân. ROM đƣợc tích hợp trong SoC và đƣợc phân chia thành nhiều vùng.
Vùng chứa thông tin hệ thống, vùng chứa hệ điều hành và chứa các tệp tin hệ thống
khác.
1.1.5. Màn hình
Màn hình điện thoại thông minh dựa trên hai công nghệ chính là LCD và LED
1.1.5.1 Màn hình LCD
LCD (Liquid Crytal Display) thƣờng có các lớp sau: lớp bảo vệ bên ngoài, lớp
phân cực, lớp tinh thể lỏng và đèn nền.
Hình 1-10: Sơ đồ đơn giản của một tấm nền LCD TFT
Ƣu điểm:
 Giá thành rẻ
 Màn hình IPS LCD có khả năng tái tạo màu sắc chính xác.
 Ít bị hiện tƣợng biến đổi màu
 Có thể đạt độ sáng cao giúp dễ nhìn khi xem ngoài trời
Nhƣợc điểm:
 Do cần có đèn nền nên màn LCD khó đạt đƣợc tỉ lệ tƣơng phản cao và
màu đen tuyệt đối
 Màn hình TN LCD có góc nhìn kém
 Trong một số trƣờng hợp, màn hình LCD tiêu tốn nhiều điện năng và kích
cỡ dày
1.1.5.2 AMOLED
AMOLED (Active-Matrix Organic Light-Emitting Diode) là màn hình dùng các đèn đi-ốt hữu
cơkhông cần tới lớp phân cực, tinh thể hay đèn nền nhƣ màn hình LCD. Nhờ cơ chế này,
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phòng
Sinh viên: Lê Vũ Minh Quang – CT1401 16
AMOLED có một số ƣu điểm so với công nghệ LCD. Nguyên lý hoạt động khá đơn giản:
Dòng điện đƣợc lớp bóng bán dẫn (transistor) điều khiển đi qua lớp đi-ốt hữu cơ ở trên thì các
đi-ốt ở lớp này sẽ phát sáng. Thay đổi dòng điện trên các bóng bán dẫn thì cƣờng độ ánh sáng
thay đổi theo từ đó có thể tạo hình ảnh nhƣ mong muốn.
Hình 1-11: Sơ đồ tấm hiển thị AMOLED
Ƣu điểm:
 Kích thƣớc mỏng và linh hoạt
 Màu sắc rực rỡ và độ tƣơng phản cao
 Góc nhìn rộng
 Tiêu thụ điện ít hơn
Nhƣợc điểm:
 Màu sắc rực rỡ nên đôi khi không thật.
 Không bền bằng LCD
 Màn hình loại ma trận PenTile, rẻ hơn nhƣng chất lƣợng kém hơn.
1.1.6. Bộ xử lý đồ họa
Hình 1-12: Kiến trúc bên trong GPU Mali của ARM
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phòng
Sinh viên: Lê Vũ Minh Quang – CT1401 17
GPU (Graphics Processing Unit) là thuật ngữ chung chỉ chip xử lý độ họa, trong
các sản phẩm SoC của các hãng đều đƣợc tích hợp các GPUđể đảm nhiệm chức năng
xử lý các lệnh đồ họa.GPU xử lý đồ họa 2D/3D với nhiều tần số xung nhịp khác nhau
từ 200MHz đến 400sMHz và đƣợc tích hợp thành nhiều lõi tuy theo nhu cầu của sản
phẩm và có thể xử lý 204 tỷ phép tính/giây. GPU của các hãng đều hỗ trợ OpenGL và
DirectX.
1.2 CÁC THIẾT BỊ ĐO LƢỜNG
1.2.1. Gia tốc kế
Hình 1-13: Hình minh họa gia tốc kế dùng trong máy bay
Để phát hiện chuyển động của thiết bị di động. Trong thiết bị đƣợc lắp một gia
tốc kế giúp cho thiết bị nhận diện đƣợc chiều xoay của thiết bị để điều chỉnh các phần
mềm phù hợp với trạng thái mới của điện thoại.
Gia tốc kế nguyên thủy là một khoang chứa hình trụ có chứa quả bóng gắn lò xo
hình []. Khoang chứa này đƣợc gắn liền vào vật thể cần đo gia tốc, còn quả bóng di
chuyển một chiều bên trong khoang chứa. Khi thiết bị chuyển động quả bóng cũng sẽ
di chuyển làm lò xo co dãn. Dựa vào độ co dãn của lò xo thiết bị có thể đo đƣợc lực và
gia tốc của chuyển động.
Hình 1-14: Cấu tạo cơ bản của gia tốc kế
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phòng
Sinh viên: Lê Vũ Minh Quang – CT1401 18
Gia tốc kế trong thiết bị di động là một thiết bị điện tử hoạt động dựa trên nguyên lý
của gia tốc kế cơ bản này.
Hình 1-15: Minh họa hoạt động của gia tốc kế điện tử
Thiết bị đo lƣờng này đo sự chuyển động của vật bằng cách quan sát mức độ điện áp ở
hai cực đầu ra của thiết bị đo.
1.2.2. Con quay hồi chuyển
Hình 1-16: Hình ảnh minh họa con quay hồi chuyển
Con quay hồi chuyển (gyroscope) là một trong những bộ phận cảm ứng quan
trọng trong thiết bị di động. Do gia tốc kế chỉ có thể đo đƣợc gia tốc tuyến tính của
thiết bị nên phải kết hợp với con quay hồi chuyển có thể nhận biết đƣợc hƣớng của
thiết bị, hệ thống có thể dễ dàng ghi nhận những chuyển động theo cả phƣơng ngang
hay phƣơng thẳng đứng. Trong các thiết bị di động không sử dụng con quay hồi
chuyển cơ học mà dùng thiết bị gọi là MEMS (MicroElectroMechanical System – Hệ
thống vi cơ điện tử) thiết bị này mô phỏng chính xác hoạt động của các thiết bị cơ học
trong một con chipvới kích thƣớc vài micromet. Con quay MEMS đƣợc sử dụng nhiều
trên các thiết bị dùng đến cơ điện tử.
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phòng
Sinh viên: Lê Vũ Minh Quang – CT1401 19
Hình 1-17: Hình ảnh minh họa MEMS
1.2.3. Định vị vệ tinh
Hệ thống định vị toàn cầu - GPS (Global Positioning System) đƣợc dùng phổ
biến trong nhiều lĩnh vực đời sống. Hệ thống này sử dụng 24 vệ tinh bay quanh trái đất
với hệ kinh vĩ độ đƣợc cố định sẵn.GPS đầu tiên đƣợc ứng dụng trong quốc phòng và
ngành hàng hải sau đó đƣợc chuyển sang ngành vận tải, Ngày nay hệ thống này
đƣợc ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực nhƣ trắc địa, lập bản đồ, cứu nạn,
Hình 1-18: Một số chức năng của GPS:
 Độ chính xác định vị cao.
 Phạm vi sử dụng toàn cầu
 Thời gian hoạt động 24h/ngày.
 Giá thành thiết bị rẻ.
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phòng
Sinh viên: Lê Vũ Minh Quang – CT1401 20
1.2.4. Cảm biến điện dung
Màn hình là thiết bị hiển thị thông tin nhƣng đối với thiết bị di động nó còn đóng
vai trò quan trọng là nhận điều khiển từ ngƣời dùng. Bộ phận cảm ứng đƣợc bổ sung
vào phần dƣới màn hình còn đƣợc gọi là lớp cảm ứng số hóa. Hầu hết các điện thoại
thông minh hiện nay đều trang bị màn hình cảm ứng điện dung.
Lớp cảm ứng điện dung sử dụng công nghệ PCT (projected capacitive touch), tạo
ra một "lƣới" trên màn hình. Lƣới này phát hiện tiếp xúc của ngƣời dùng bằng cách
giám sát sự thay đổi hiệu điện thế. Dựa trên cƣờng độ điện trƣờng và tính chất đa
chiều của trƣờng tĩnh điện các tiếp xúc có thể thực hiện hay gián tiếp hay trực tiếp
trên màn hình.
Hình 1-19: Hình minh họa cơ chế hoạt động của màn hình cảm ứng điện dung
Lớp cảm ứng đƣợc đặt ngay trên lớp tinh thể lỏng của màn hình LCD, nhƣng
nằm dƣới lớp kính bảo vệ. Trong khi đó màn hình AMOLED đƣợc đƣợc tích hợp lớp
cảm ứng này cùng với lớp đi-ốt phát quang, làm cho trong suốt tiết kiện không gian
cùng với chi phí[2].
Đồ án tốt nghiệp Trƣờng ĐHDL Hải Phòng
Sinh viên: Lê Vũ Minh Quang – ...