采用模塊化架構(gòu)應(yīng)用處理器擴展手機功能

1、采用模塊化架構(gòu)應(yīng)用處理器擴展手機功能在下一代多功能手機中，dsc、mp3、嬉戲和視頻等應(yīng)用百花齊放。假如只用基帶芯片實現(xiàn)這些功能，那么將顯著增強cpu的負(fù)荷并影響通信處理性能。應(yīng)用處理器(ap)適合于擴展手機功能，而且采納模塊化架構(gòu)的ap子系統(tǒng)可重復(fù)用在不同移動系統(tǒng)制式的手機。本文將探討對ap的要求以及ap與現(xiàn)有基帶芯片的整合。大多數(shù)手機創(chuàng)造商會采納供給商提供的參考設(shè)計計劃。這種計劃主要由目標(biāo)代碼和少量源代碼組成。研發(fā)工程師難以對該計劃舉行修改和加入新功能。此外，基帶芯片有限的資源使它不行能實現(xiàn)高負(fù)荷的多媒體應(yīng)用，如dsc、mp3、mpeg-4、嬉戲和視頻電話等，而這些對高端移動電話來說是必須

2、的。這些創(chuàng)造商在參考計劃的硬件和軟件方面都很有閱歷。參考計劃的質(zhì)量經(jīng)過驗證，并在商業(yè)化產(chǎn)品中得到證實。它最好能在隨后的產(chǎn)品中重復(fù)用法，而不是重新開發(fā)一切功能。為了將現(xiàn)有的手機設(shè)計向高端電話升級，對創(chuàng)造商來說，應(yīng)用處理器架構(gòu)是一條捷徑。現(xiàn)有的基帶系統(tǒng)可重復(fù)用法并銜接到一個ap子系統(tǒng)。該子系統(tǒng)類似于一個模塊，可銜接到基帶系統(tǒng)上。一、模塊化架構(gòu)擴展手機特性的傳統(tǒng)辦法是在基帶芯片上編寫并執(zhí)行新應(yīng)用程序。這種單芯片架構(gòu)需要工程師升級基帶芯片以獲得更多的cpu能力。為了實現(xiàn)照相機功能和sd/mmc的銜接就要對舉行重新設(shè)計。基帶代碼要移植到新的芯片之中。現(xiàn)有的功能要徹底地重新驗證，即使它們以前舉行過測試。此

3、外，對這種單芯片架構(gòu)來說，程序代碼的規(guī)模將十分大而且很復(fù)雜。這導(dǎo)致開發(fā)和調(diào)試的時光拉長，并終于增強開發(fā)的成本。通過采納模塊化的ap架構(gòu)，曾經(jīng)占用過多cpu資源的多媒體功能應(yīng)用程序可以在ap上執(zhí)行。現(xiàn)有手機上的大部分代碼和電路只需稍加修改就可重復(fù)用法。軟件工程師因而可以將精力集中于開發(fā)新的應(yīng)用程序。這些應(yīng)用程序只需在ap上開發(fā)和調(diào)試。這種雙處理器計劃把基帶工作和ap工作分開，一個處理器實現(xiàn)基本的電話功能，另一個處理器實現(xiàn)多媒體功能。基帶處理器實現(xiàn)目前手機所做的呼叫/接聽等基本的電話功能，ap處理器專用于處理高負(fù)荷的多媒體應(yīng)用。這消退了由新應(yīng)用的軟件缺陷引起基帶失效的風(fēng)險。例如，新應(yīng)用上一個不成對

4、的去能/使能中斷將掛起實時操作系統(tǒng)調(diào)度表，假如它是在單一處理器上執(zhí)行的話，這將終止全部電話功能?；鶐Ш蚢p處理器之間的通信靠消息傳遞實現(xiàn)。激活或撤消新應(yīng)用程序的指令以消息的格式從基帶處理器傳送到ap處理器。以模塊化架構(gòu)的形式，ap構(gòu)成一個子系統(tǒng)并與基帶處理器隔離開來。主和子lcd銜接到ap而不是基帶處理器上，以便達(dá)到最佳的多媒體應(yīng)用視覺性能。音頻編碼/可以銜接到基帶或ap處理器上，詳細(xì)做法取決于所涉及的難度。ap上的視頻i/o硬件專用于照相機。它以yuv格式解碼照相機的輸出并轉(zhuǎn)換成rgb用于顯示。sd/mmc卡連到ap以便在外部存儲數(shù)據(jù)。片上的nand/and閃存可用于存儲除引導(dǎo)加載器之外的數(shù)

5、據(jù)和主程序。nor閃存也可用于存儲主程序和引導(dǎo)加載器，這取決于成本。sdram作為運行存儲器。對處理圖像數(shù)據(jù)的多媒體應(yīng)用來說，它應(yīng)當(dāng)很大。ap子系統(tǒng)1所示。二、ap子系統(tǒng)的要求1銜接容易ap必需易于銜接到基帶處理器上。銜接的最容易方式是采納一個sram接口。它可以靈便地連到8位和16位基帶系統(tǒng)。此外，它需要與8086和68000系統(tǒng)總線兼容。該sram接口總線與ap系統(tǒng)總線隔離，以便基帶拜訪ap總線和ap拜訪系統(tǒng)總線可以同時工作。2“穿過”(pass through)特性因為lcd連到ap而不是基帶處理器上，因此從基帶提取圖像送往lcd成為間接的動作。傳統(tǒng)的取送辦法需要兩個步驟：第一步是從基帶

6、向ap發(fā)送取指令；其次步是從ap向lcd送圖像數(shù)據(jù)。采納這種辦法ap要處于加電狀態(tài)，因而增強了功耗。而且已有的基帶代碼要從挺直拜訪指令的基礎(chǔ)上舉行修改。工程師需要時光來開發(fā)、測試和糾錯。ap處理器上的“穿過”特性使得基帶處理器可以拜訪lcd，即使該ap處于節(jié)電模式下(見圖2)。在這種模式下，不管是主lcd還是子lcd都可拜訪。可以“穿過”的最大器件數(shù)目設(shè)定為4。這為將來的擴展預(yù)留了空間。功耗在節(jié)電狀態(tài)下達(dá)到最低。因而手機的待機時光可以最大化。有了這種挺直拜訪特性，現(xiàn)有代碼無需修改就可重復(fù)用法。它減輕了工程師的工作負(fù)荷并縮短了開發(fā)時光。3基帶引導(dǎo)功能通常，nor閃存用于存儲ap程序。它在ap提供

7、接收引導(dǎo)代碼功能的狀況可去除，即ap從基帶處理器接收引導(dǎo)代碼(引導(dǎo)加載器)，隨后運行該代碼的狀況下。通過利用這種特性，主程序可以存儲在不昂貴的nand/and閃存上。引導(dǎo)加載器將主程序從數(shù)據(jù)閃存加載到sdram，并終于在該sdram上運行它。一個不同的引導(dǎo)加載器可用來重寫/更新主程序。即使在重寫期間發(fā)生異樣中斷，對終于產(chǎn)品也沒有任何傷害。這是由于該重寫引導(dǎo)加載器存儲在基帶而非ap的閃存上。4視頻i/oap上的視頻接口硬件專用于解碼照相機傳感器的輸出信號。它無需編寫代碼就可檢測來自該傳感器的水平和垂直信號，并且將其加碼解碼成行列數(shù)據(jù)。將yuv轉(zhuǎn)換成rgb或者將rgb轉(zhuǎn)換成yuv是靠硬件實現(xiàn)，不是

8、靠軟件計算。這帶來速度和效率。一個sxga辨別率照相機傳感器的輸出yuv格式為4:2:2，每秒15幀，這意味著每秒可處理1,280×1,024×8×15=157,286,400字節(jié)。假如靠軟件來計算，這會耗費大量的cpu資源。5.集成基帶與ap基帶系統(tǒng)和ap子系統(tǒng)的集成類似于把一個sram加到基帶處理器上。基帶應(yīng)當(dāng)最多保留7個i/o端口和一個中斷來控制ap。除去某些ap功能，如“基帶引導(dǎo)”和“穿過”，可以降低對i/o的需求。三、本文小結(jié)手機上的各種應(yīng)用將使復(fù)雜度增強。讓這些應(yīng)用全由基帶處理器實現(xiàn)是困難的，甚至是不行能的。應(yīng)用處理器架構(gòu)簡化了工程師的工作，他們可以把現(xiàn)有的手機設(shè)計擴展到下一代多媒體電話之中。這種模塊化架構(gòu)對現(xiàn)有