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1、桂林航天工业高等专科学校电子工程系平板电脑设计 课程实验报告2011-2012 学年第 一 学期专业:电子信息工程技术 班级 : 2009045203 学号 : 08 姓名: 李嘉嘉 同组者： 指导教师: 卢望 一、市场目标的评估近半年来，平板市场的发展轨迹基本沿袭了之前可以看到的走势，当然产品的更新速度依然很快，几乎可以说是日新月异，让人目不暇接。 从国内看具备主流性能的 A8/A9 内核平板已经全面占据主流 Android 平板市场，从统计结 果明显看出瑞芯微 RK2918 平板机型数量最为庞大，随后出现的全志 A10 则是新的有力 竞争者。目前来 说，诚 然本土产品还远未达到高度成熟的阶

2、段，无法过 多满足消费者对高品质的追求，然而单就性能方面本土芯片已具备了可匹敌国际芯片商的实力。在国外除了苹果公司之外，众多大牌厂商不断壮大着 Android 平板阵营，这其中，技术实 力雄厚且供应链完善的三星电子作为苹果的有力竞争对手，其平板产品线日臻完善，逐渐成为领军者之一；另外，索尼也加入到平板市场当中，推出的机型配置不算特别有新意，但在外形设计和功能应用方面比较有特色；智能手机厂商 HTC 也继续有新机推出，而联想继推出首代乐 Pad 之后又带来多款产品，特别是低价格的 A1 引 发了一定规模的轰动，价格因素不仅在国内市场影响巨大，超低价退市的 TouchPad 也引发国外抢购潮，证明

3、了无论国内外消费者对售价都是很敏感的。总的来说，硬件上的快速升级是 Android 设备当前发展的一大趋势，而除了Android 系统 以外，目前依然没有其它系统能够在平板领域和苹果相抗衡，尚未正式应用的 Windows 8 前景暂且未知，功耗、软件兼容等方面目前仍存疑问。二、软件系统设计Android 优点：1.开源特性，得到众多厂商的支持由于 Android 的开源特性，所以得到了众多的厂商的支持， Android 的界面非常丰富，可选择性很强。定制界面丰富是 Android 的特点2.软件发展很快Android 虽然只有只有两年的发展，但是也得到了开发者的青睐，目前 Android Ma

4、rket 的软件数量已经达到了 10W 多，对于一个新生的系统已经非常不错。Android Market 发展很快3.界面 UI、系统优化不错Android 来源于 Google，目前来看，Android 的 UI 设计和系统优化还是非常不错的，是除了 iOS 之外最受好评的系统，而且 Android 对于系统的要求并不苛刻，所以很多机型可以流畅运行。开源的 Android4.0 代号为 IceCreamSandwich(冰淇淋三明治)的最新一代GoogleAndroid4.0 操作系统在 2011 年 10 月发布后迅速成为 IT 业界的焦点。 Android 4.0 已于 11 月份提供开

5、源，Android 4.0 相比前代版本，增加了 21 项新功能，分别如下：1.虚拟按键，增大屏幕面积同时控制手机整体大小 2.桌面插件 Widgets 列表呈现在标签页中，与程序列表类似并且共存3.文件夹更容易创建和管理，与 iOS 类似 4.可定制的桌面系统 5.可视语音邮件 6.日历支持缩放操作 7.Gmail 离线搜索，两行预览，以及底部新快捷栏8.音量下键+电源键可组合截图9.改进虚拟键盘纠错10.从锁屏界面直接访问应用程序11.优化复制粘贴 12.新版浏览器 13.新的 Roboto 字体14.流量控制系统 15.相机应用 16.人脸识别，刷脸解锁17.内置照片编辑器 18.多任务

6、列表 19.新的图库布局和组织方式 20.联系人应用整合社交网络信息21.Android Beam 三、硬件设计1、关于瑞芯微 RK29xx 主控瑞芯微 RK29XX 系列基于 55 纳米工艺，处理器采用了 ARM Cortex-A8，主频达到了1.2GHz。 RK29XX 的处理器还具备 512KB 二级缓存，并配有 Neon 协处理器，这些都对性能提升有一定的帮助。 据资料显示，该方案还内置了 2D/3D 图形 GPU 加速处理器，完美支持 OpenGL2.0，在 3D 效果方面相对同类产品有较大的提升。在反映 2D/3D 显示能力的重要参数上，RK29XX 也有很好的成绩，像素填充率和三

7、角形生产率分别为 700M/s 和 60M/s，超过苹果A4 等平板方案。其次瑞芯微 RK29XX 还支持全部主流视频格式的 1080P 编解码。 瑞芯微 RK29XX 是全球首家支持 VP8 视频编码的平台，VP8 是 WebM 项目制定的全新网络视频编码标准，而 WebM 是谷歌公司建立的开源项目2、关于瑞芯微 RK2918 主控（1）简介RK2918 基于 ARMv7 指令集，采用单核 Cortex-A8 架构，典型频率为 1GHz，55nm LP工艺，配备 512MB DDR3 32bit 内存，二级缓存 512KB，带有 NEON SIMD 引擎，集成Vivante GC800 图形

8、处理芯片（GPU） ，支持 60Mri/s 的三角形生成率和 600Mpix/s 的像素填充率。RK2918 可实现多格式 1080P 解码，并加入了对新标准 VP8 WebM 的支持。（ 2） 发 展 历 程RK2918 是瑞芯微旗下第三款平板芯片，在今年初的 CES 电子展上正式发布，相关平板成套方案于 4 月份香港电子展推出，它从此前 RK2808/2818 的 ARM9 架构直接跨越到 A8阵营，最初统一宣传的主频最高是 1.2GHz，后期公布的芯片说明中显示的典型主频是1GHz，这也是目前实际产品大多运行的实际水平（最早上市时部分产品的固件将其限定在800MHz） ，最初 RK291

9、8 相关产品初版固件下稳定性方面表现不佳，但凭借瑞芯微在Android 系统优化方面积累的经验，固件更新之后以及后期的新产品功能表现有了很大的改观，特别是 3D 性能得到了比较好的发挥，Gameloft 的大部分游戏已经可以流畅运行，其 GPU 的兼容性目前已经用多款产品的实际表现回应了最初的质疑。RK2918 的产品最早在 5 月初上市，早期机型有酷比魔方 U9GT、台电 T760、原道 N10 等，随后包括昂达、现代、优择等多家新老厂商推出了相关产品，法国爱可视也专门带来了 Arnova 系列的几款产品。这些机型普遍搭载有支持五点触摸的电容屏，价位目前基本上在 699 至 1500 之间，

10、并以千元下居多。目前已有的产品已明显多于 AML8726-M 的机型，并且从曝光的新品来看，未来数量还会有激增的趋势。（ 3） CPU 性 能 Cortex-A8 最高频率 1.2GHz 32KB 指令缓存和 32KB 数据缓存 512KB L2 缓存 NEON SMID 媒体加速器 矢量浮点协处理器 图形处理器 300M Pixel/s 和 30M Triangle/s 的处理能力 支持 OpenGL ES2.0, OpenGL ES1.1 和 Open VG1.1 支持动态关闭图形处理器以降低功耗 图象处理器 支持最大 4672x3504 图象，最大 90Million pixels/s

11、data rate 的 JPEG 图象编码 支持最大 8176x8176 图象，最大 76Million pixels/s data rate 的 JPEG 图象解码 支持图象前处理和复杂的图象后处理 视频硬件加速器 内嵌 1080p 30fps 全格式高清视频硬件解码器 支持 H.264,H.263,RMVB，AVS，VP8，MPEG-2/4 ,VC-1 等视频格式 最高支持 DIVX6 标准 内嵌 1080p30fps H.264 视频硬件编码器 存储器接口 最高 400M clock rate,32bit DDRII 接口和 200M clock rate,32bit Mobile DD

12、R接口 16bit/8bit SRAM/Nor Flash 接口，支持 8 个 CS 16bit/8bit Nand Flash 接口，支持 LBA NAND Flash,ONFI 2.1 支持 24bits/1k ECC 纠错， 支持 MCL/TLC NAND FLASH SD/MMC 接口，支持 8bits 高速 MMC eMMC 接口，可挂接 INand 等设备 高速通信接口 同时支持两个 USB 2.0 OTG 接口 支持多通道的 USB HOST1.1 接口 内嵌 16bits 高速 HOST 接口，用于基带芯片的数据传输 内嵌 MAC 接口，支持 MII/RMII, 用于外接 et

13、hernet PHY 芯片，支持基于网络的数据通信 支持高速 ADC 数据接收和 TS 流接口以及 pid filter 处理 内嵌 SDIO 控制器，用于外接 WiFi 设备 视频接口 内嵌电子书显示控制器，最大显示分辨率 2048x2048，兼容目前主流的 6” , 9” 显示屏 内嵌三个图层、硬件鼠标、最大分辨率 1080p 以及图象后处理的高性能 LCD 控制器 支持 8bits CCIR656, 10bits/12bits Raw data 图象输入接口，最高支持10Mpixels 的摄像头 低速外设接口 内嵌四个硬件流控支持、波特率可配(115200,921600,1.5M,3M

14、等)的 UART 控制器，用于 debug,BlueTooth,GPS,Modem 间的数据传输 支持两个主从模式可配的 SPI 接口 支持 4 个 I2C 接口 内嵌 4 个 Timer、3 个 PWM、WDT、RTC 等时序时间控制单元 支持 7x32 共 224 个可做中断源的 GPIO （4）主控应用代表产品：爱可视 Arnova 7/10 G2、台电 T760、P71；酷比魔方 U9GT、U10GT、U15GT；原道 N10、N50；昂达 Vi30、Vi20；现代 H900、H800、H700；TCL MR2857；优择 F4、F3C、F2C；普耐尔 MOMO8；顶尖Tpad701；

15、瑞智 MD708.3、平板的设计参数产品类型 平板电脑存储介质 闪存存储容量 16GB操作方式 触摸式操作系统Andorid4.01200MHz 双核心的 RK29XX 处理器屏幕尺寸 5.0 英寸屏幕分辨率 1080800 像素GPS 功能 支持网络功能 内置 WIFI 设置，3G，以太三网接入其他描述 支持重力感应，电阻多点触摸芯片方案RK29181G DDR2 内存1200MHz4、平板的外观设计四、娱乐性能分析根 据 调 查 发 现 ， 70%的 平 板 电 脑 用 户 至 少 每 月 会 使 用 平 板 电 脑 体 验 一 次 游 戏 ， 而30%的 平 板 电 脑 用 户 则 每

16、天 都 会 使 用 平 板 电 脑 体 验 游 戏 。使 用 平 板 电 脑 体 验 游 戏 的 用 户 比 例 排 在 了 平 板 电 脑 娱 乐 用 途 的 首 位 ， 紧 随 其 后 分列 二 ， 三 位 的 分 别 是 视 频 服 务 体 验 和 音 乐 服 务 体 验 ， 其 使 用 比 例 分 别 为 65%和 62%。值 得 一 提 的 是 ， 57%的 用 户 会 使 用 平 板 电 脑 阅 读 报 纸 和 电 子 杂 志 。智 能 手 机 历 时 7 年 才 获 得 2000 万 用 户 ， 而 平 板 电 脑 仅 用 20 个 月 时 间 就 收 获 了2000 万 用 户

17、 。 随 着 一 些 价 格 相 对 便 宜 的 平 板 电 脑 的 不 断 涌 现 ， 平 板 电 脑 采 购 率 还 将 会有 大 幅 提 升 。目 前 有 半 数 以 上 平 板 电 脑 用 户 家 庭 年 收 入 都 在 10 万 美 元 以 上 ， 而 随 着 新 型 和 廉价 平 板 电 脑 的 出 现 ， 一 些 收 入 较 低 的 家 庭 也 将 会 拥 有 平 板 电 脑 设 备 ， 这 一 现 有 的 收 入和 采 购 率 比 例 关 系 将 会 发 生 转 变 。2、RK2918 方案中各种能力的表现(1)游戏体验瑞 芯 微 RK2918 是 目 前 国 产 平 板 常

18、用 的 方 案 之 一 ， 基 于 55 纳 米 工 艺 制 造 ， 拥 有 高达 1.2GHz 的 主 频 ， 多 达 512KB 的 二 级 缓 存 ， 配 合 Neon 协 处 理 器 ， 性 能 比 ARM11 提升 将 近 4 倍 。 RK2918 内 置 了 独 立 的 Vivante GC800 高 性 能 3D 图 形 处 理 ， 完 美 支 持OpenGL2.0， 拥 有 600M/s 和 60M/s 的 像 素 填 充 率 和 三 角 形 生 产 率 ， 不 仅 能 运 行Android 系 统 的 3D 大 型 游 戏 ， 还 支 持 1080P 全 高 清 视 频 解

19、码 ， 2D/3D 性 能 都 非 常 强劲瑞 芯 微 RK2918 经 全 面 兼 容 市 面 上 95%的 大 型 3D 游 戏 ， 诸 如 gameloft 的 绝 顶 大作 都 市 赛 车 6 工 人 物 语 HD 等 等 都 可 以 完 美 运 行 ， 而 其 他 诸 如 武 士 2， 极 品 飞 车 ，摩 托 GP 等 更 是 完 美 运 行 无 压 力 ， 而 这 一 切 都 无 需 所 谓 的 3D 插 件 就 能 直 接 运 行 ， 而这 也 消 除 了 对 RK2918 的 GPU 兼 容 性 及 表 现 力 的 怀 疑 ！(2)解码能力瑞 芯 微 RK2918 处 理 器

20、 ， 其 基 于 ARMv7 指 令 集 ， 采 用 单 核 Cortex-A8 架 构 ， 基 本 频 率为 1GHz， 最 高 频 率 据 称 可 达 1.2GHz， 并 拥 有 512KB 的 二 级 缓 存 ， 工 艺 制 程 为55nm， 内 置 DDR3 512M 高 速 内 存 ， 带 有 NEON SIMD 引 擎 ， 集 成 Vivante GC800 图 形处 理 芯 片 ， 并 且 内 置 视 频 解 码 器 ， 可 实 现 多 格 式 上 的 视 频 解 码 ， 支 持RM/RMVB， AVI， WMV， MOV， MKV， DAT， MP4， VOB， FLV， We

21、bM， H.264 等 格 式 ， 并 且加 入 了 对 VP8 WebM 的 支 持 ， 成 为 全 球 首 个 支 持 VP8 视 频 编 码 的 平 台 的 芯 片 。 面 对 这些 强 悍 的 参 数 ， 相 信 有 不 少 都 会 被 RK2918 所 迷 住 。(3)音频和拍照音 频 方 面 支 持 MP3， WMA， OGG， APE， FLAC， WAV、 AAC 等 主 流 音 频 格 式 ， 其 中 包括 了 APE， FLAC 双 无 损 压 缩 格 式 支 持 专 辑 封 面 显 示 ， 预 置 流 行 、 摇 滚 、 重 低 音 、 古 典等 多 种 音 效 ， 5

22、段 自 定 义 EQ， 声 音 自 然 柔 美 ， 三 频 均 衡 ， 人 声 突 出 ， 适 合 大 众 口 味 采用 双 摄 像 头 设 计 ， 前 置 搭 载 30 万 像 素 摄 像 头 ， 后 置 搭 载 200 万 像 素 摄 像 头 。 前 置 摄像 头 应 用 于 视 频 聊 天 功 能 ， 通 过 QQ for pad 等 通 讯 软 件 ， 为 你 打 开 网 聊 新 视 界 ， 远在 天 涯 的 朋 友 也 能 近 在 咫 尺 。 后 置 摄 像 头 应 用 于 高 清 图 片 或 视 频 的 摄 制 ， 并 且 在QQ/微 博 /SNS 等 软 件 ， 实 现 即 时

23、拍 摄 传 输 图 片 。 双 摄 像 头 完 美 分 工 ， 提 供 消 费 者 在 通讯 /摄 影 /录 影 /传 输 的 新 颖 体 验 。 系 统 优 化 了 flash 网 页 处 理 能 力 、 游 戏 处 理 能 力 、电 源 管 理 系 统 和 各 项 运 行 速 度 ， 并 提 供 更 为 美 观 的 人 机 界 面 。(4)网络与应用拓展有 了 强 大 的 硬 件 ， 以 及 内 置 wifi 无 线 网 络 功 能 的 支 持 ， 再 加 上 最 新 的Android4.0 强 大 拓 展 性 ， 该 平 板 的 应 用 拓 展 性 无 疑 是 十 分 强 大 的 。 无

24、 论 是 通 过 机 内 自带 的 浏 览 器 浏 览 网 页 ， 观 看 在 线 视 频 ， 还 是 通 过 安 装 QQ 等 即 时 通 讯 软 件 和 朋 友 聊 天 ，该 平 板 都 能 提 供 流 畅 的 使 用 体 验 。 用 户 也 可 以 通 过 安 装 办 公 套 件 ， 及 时 阅 读 和 编 辑word、 ppt、 excel 等 办 公 文 档 ， 通 过 电 子 邮 件 客 户 端 配 置 自 由 收 发 电 子 邮 件 ， 安 装 时下 热 门 的 微 博 ， 人 人 网 等 软 件 及 时 更 新 自 己 的 社 交 网 络 信 息 ， 查 看 好 友 状 态 ，

25、 更 可 以安 装 电 子 词 典 帮 助 提 高 自 身 的 外 语 学 习 ， 平 板 强 大 的 系 统 性 能 和 网 络 功 能 使 他 在 生 活社 交 的 各 个 方 面 都 成 为 了 一 个 好 助 手 ， 拓 展 性 能 十 分 强 大 。在 网 络 支 持 方 面 该 平 板 内 置 wifi 无 线 上 网 模 块 ， 只 要 有 无 线 热 点 的 地 方 就 可 以轻 松 连 接 网 络 ， 实 现 网 上 冲 浪 ， 而 在 没 有 wifi 热 点 的 地 方 ， 用 户 也 可 以 通 过 OTG 外设 互 动 接 口 连 接 外 置 3G 上 网 设 备 通

26、 过 所 支 持 的 WCDMA、 TD-SCDMA、 EVDO 等 网 络 通 信协 议 随 时 随 地 连 接 网 络 。 但 是 wifi 无 线 上 网 以 及 各 种 程 序 运 行 产 生 的 功 耗 也 是 很 大的 ， 用 户 在 不 需 要 时 应 尽 量 关 闭 wifi， 并 通 过 内 置 的 任 务 终 结 程 序 关 闭 后 台 任 务 ，提 高 系 统 运 行 效 率 ， 以 及 电 池 续 航 时 间 。恩智浦 ASC885x 解决方案的优势 1.数字化、网络化、低延迟时间 数字网络摄像机是监控业界的新方向，以往的模拟图像信号需要连接许多缆线，而数字网络摄像机通

27、过以太网把摄像机全部连在一起，能传送更长的距离，同时不会因为距离而影响影像的质量，并且更容易和广大的互联网相通，以传送高清高画质的影像。 数字网络摄像机通过 IP 网络传送影像，主控芯片需要能够以低延迟时间压缩并提供优质的影像水平。 2.丰富的接口，完整的功能 恩智浦的方案带有 PCI-e、SPI 、USB 接口，可以扩充支持 SATA 硬盘及无线网络等外围设备。除了可通过网络传送画面，也支持通过 HDMI 或 HD-SDI(HD-CCTV)的方式传送实时影像，客户可以实现双模的高清摄像机。另外，恩智浦的方案还具有硬件的码流加密功能。 3.清楚而流畅的画面，功耗更低 恩智浦 ASC885x 系

28、列中目前最高端的 ASC8851 芯片，可以达到 1080p 每秒 45 张的 H.264 压缩效果 (High Profile L4.1)。仅用一颗芯片，用户就可以实现 1080p 加上 720p 子码流的双实时编码，或 8 路 D1 的实时压缩。也可以实现 720p 每秒 60 张的流畅视频，还有机会做到 3 百万像素每秒 25 到 30 张的超高清实时网络摄像机。而且恩智浦 ASC8851 芯片的功耗比之前产品更低 (低于 1.4W)。 4.高集成度、低技术门槛的方案 由于 ASC885x 包含 ISP 模块，不需要外置的 ISP 芯片，因此客户在前端传感器的选择上更广泛。恩智浦已经支持

29、多款主流传感器，不需要额外的授权与开发费用，客户就可以获得整合与优化过的传感器驱动，而且只需花费较少的精力就可以达到不错的效果。恩智浦还提供软硬件参考设计，签完保密协议与网上注册通过后，客户可以免费下载芯片数据手册、软件开发套件、硬件设计线路图及获得技术支持等。创新的低功率技术 工艺技术是任何半导体产品的基本构建模块和决定 MCU 功耗的关键因素。除了能够提供超快访问速度、防止充电损失外，Kinetis MCU 还是首款利用了飞思卡尔 SG-TFS 闪存技术优势的产品，该技术专门设计用来解决功耗敏感应用的需求。在设计 SG-TFS 位存储单元时，飞思卡尔在读取路径上使用快速、低电压的晶体管，从

30、而将工作电压降到 1.71V 至 3.6V 这一较低的范围。在采用两个 1.5V 电池的应用中，一旦电压达到 0.9V，电池寿命就会迅速缩短。这意味着与过去通常限制在 2V 甚至更高的 MCU 产品相比，1.71V的更低电压限制可以大大延长电池寿命。扩展的电压范围不仅适用于片上存储器：闪存、SRAM 和飞思卡尔新的 FlexMemory(可配置，耐用性强的 EEPROM)，同时也适用于模拟外设，因而即使在功率曲线的较低端也能实现连续的信号测量和调节。允许高速切换的信号工作在较低电压(通常为 1.2V)下，TFS 的电压特性还有助于降低运行电流。由于运行电流与 C*V2*f 成比例，电压下降对有

31、效电流的闪存组件非常有利。 必须具备的功率模式 在电池供电的大部分应用中，CPU 将大部分时间用于功率降低或休眠模式。因此，非常关键的一点是微控制器提供了极具吸引力的电源模式、唤醒源和启动时间选择，以便设计人员能够优化外设活动和恢复时间来满足应用需求，并最大限度地使用现有的可用能源。飞思卡尔的处理方式是在 Kinetis MCU 中配置不少于 10 种的运行、等待和停止模式，同时还配有多个唤醒源(见图 1 和 2)。每个运行模式都配有对应的等待和停止模式。飞思卡尔还推出了几款低漏电模式和新的低漏电唤醒单元(LLWU)，以满足最严格的功率预算。 工作在运行模式下时，CPU 全速执行代码，可以实现

32、低至 200A/MHz的功耗。对于不需要最大总线频率的时段，可以使用极低功率运行(VLPR)模式。这就把 CPU 频率限制在2MHz 内，并将内部稳压器置于待机模式，同时还保持外设和低电压检测(LVD)的全部功能实现。在这种模式下，使用 600A至 1mA 范围的 VLPR LDD 可以节省大量功耗，具体情况则取决于 MCU 的性能、内存和外设配置。 五、成本及定位分析总结根据市场调查报告。目前，平板市场上国产平板里基于瑞芯微 rk2918 的主控已经量产，并在安卓平板市场上占有相当的市场份额，是很多二线品牌及“白牌”平板的首选的主控解决方案。同时在 Amlogic AML8726-M 和全志

33、 A10 主控等具有竞争力的“本土芯”的加入后，三者之间在市场形成了很好的竞争关系，所以瑞芯微 rk2918 的成本会随着其广泛的应用和更新换代而使其成本不断地下降并最终普及市场。目前市场上基于瑞芯微rk2918 的主控的低配置平板市场价最低的只要 499 元，如原道 n12。可见其主控的成本在整机的成本比重并不高。瑞芯微 RK2918 是目前国产平板常用的方案之一，基于 55 纳米工艺制造，拥有高达1.2GHz 的主频，多达 512KB 的二级缓存，配合 Neon 协处理器，性能比 ARM11 提升将近 4 倍。RK2918 内置了独立的 Vivante GC800 高性能 3D 图形处理，

34、完美支持OpenGL2.0，拥有 600M/s 和 60M/s 的像素填充率和三角形生产率，不仅能运行 Android系统的 3D 大型游戏，还支持 1080P 全高清视频解码，2D/3D 性能都非常强劲，尤其是日前瑞芯微官方的一段关于瑞芯微 RK2918 运行 Android4.0 的测试视频我们可以看出，瑞芯微 RK2918 对 Android4.0 的支持度比我们想象中的好，整体的流畅度都很不错。这说明也是本次设计方案中的用瑞芯微 RK2918 搭配 Android4.0 的方案是可行的，整体的性能成本比较均衡，搭载国产主控的平板成本低廉，但具有很高的性价比，迎合国民的消费者的消费口味,如在市场发布上市还是具有一定优势和市场竞争力的，同时我也相信在不久后，RK2918 搭配 Android4.0 的国产平板将会大量涌现在平板市场上，其产品也将会受到玩家们的追捧！