應對無線多媒體挑戰(zhàn)(05-100)

　　當今的消費類設(shè)備(手機、PDA和個人娛樂設(shè)備)用多模通信整合音頻、視頻以及靜止圖像。每種應用都要求尺寸小、電池壽命長且消費者能買得起。此外,當標準改變時,這些應用還應能提供不斷涌現(xiàn)的新功能,適應標準的更新。

　　這樣的應用要求對驅(qū)動裝置的基本處理器施加了極大的壓力。為了實時地處理視頻,它們要在極高的鐘速率下工作,一個要竭力達到高功率效率以延長電池壽命的功能。同樣,硅器件要小巧價廉來保護大量的資金投入,使終端產(chǎn)品具有價格上的競爭優(yōu)勢。再者,為了適應快速多變的多媒體標準,它們還需是軟件可編程的。

　　鑒于上述情況,本文主要介紹最近出現(xiàn)的融合解決方案,以便更好地滿足當前應用的設(shè)計要求。

　　當前的解決方案：融合處理器

　　在很多無線應用中,一種較佳的解決方案是在單個集成核心芯片中融合雙RISC和DSP的性能優(yōu)勢和獨特功能。這一方案極大地降低了成本和常規(guī)雙處理器設(shè)計所帶來的復雜性。

　　融合處理器將MCU和DSP功能集成在統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu)中,能靈活地分配控制與信號處理的功能需求,即根據(jù)應用要求,它既能百分之百用作MCU(以與行業(yè)標準相符的代碼密度),或百分之百地用作DSP (DSP領(lǐng)先的時鐘速率),或兩者之間的某種組合。

　　現(xiàn)有的處理器,諸如ADI的Blackfill(見圖1),Starcore的SC1000/2000以及freescale 的MSC81XX都是有代表性的融合處理器,其中CPU顯示出DSP和RISC兩種處理器的主要特性。其它的同類產(chǎn)品還有：ARMII freesclae DSP56800E、Renesas SH3-DSP 和Infineon Tricore 設(shè)計。這些器件都是為了滿足集成系統(tǒng)的高要求研發(fā)的,特別是組合了操作者接口/GUI、音/視頻處理、無線連接和潛在的流數(shù)據(jù)輸入的手持設(shè)備。

　　除了顯而易見的移動消費電子應用,這類設(shè)計也可用于采用Wi-Fi分布技術(shù)的保安攝像系統(tǒng)和廠房控制系統(tǒng)以及眾多遠程通信應用：如VoIP,讓該功能集成在更接近于網(wǎng)絡(luò)邊的設(shè)備中。遺憾的是,迄今還未恰當?shù)亟鉀Q好下一代器件亟需的專用軟件。

　　圖1 單核心BF533嵌入式媒體處理器方框圖

　　單堆棧設(shè)計

　　雖然處理器體系結(jié)構(gòu)在不斷創(chuàng)新,然而在過去幾年里,構(gòu)建在這一體系結(jié)構(gòu)上用來支持應用的RTOS(實時操作系統(tǒng))沒有多大改變,融合處理器具有高度專用實時問題,因為它集中地體現(xiàn)了在單個融合器件上控制(RISC/MCU)功能和DSP功能的激烈沖突。設(shè)計人員面臨的最現(xiàn)實和最緊迫的任務(wù)就是選擇那一種RTOS。

　　為了在信號處理流上獲得最高效率,開發(fā)人員可選擇單堆棧RTOS,這是專門供DSP和數(shù)據(jù)流執(zhí)行的。在過去,多數(shù)開發(fā)人中簡單地自己編寫能快速、及時響應流媒體或信號處理一類數(shù)據(jù)流要求的單堆棧RTOS。一款優(yōu)秀單堆棧RTOS的標志是：堅固、高效、占用空間少(2~10KB之間)。

　　近年來,應用開發(fā)人員更傾向于購買有附加功能、能盡快上市的單堆棧RTOS。某些供應商亦已研發(fā)了這類單堆棧執(zhí)行程序。例如,考察一個RTXC單堆棧執(zhí)行程序(RTXC/SS),它是圍繞這類環(huán)境使用的協(xié)同調(diào)度表構(gòu)建的,它有3類代碼實體：線程(輕便的專用任務(wù))、中斷服務(wù)程序和內(nèi)核服務(wù)程序。線程數(shù)據(jù)、中斷內(nèi)容和其它變量全部存放在一個公共的堆棧中。該調(diào)度表賦予處理器控制線程來響應其它線程的請求,或通過內(nèi)核服務(wù)程序執(zhí)行中斷服務(wù)例行程序。