应对无线多媒体挑战(05-100)

　　当今的消费类设备(手机、PDA和个人娱乐设备)用多模通信整合音频、视频以及静止图像。每种应用都要求尺寸小、电池寿命长且消费者能买得起。此外,当标准改变时,这些应用还应能提供不断涌现的新功能,适应标准的更新。

　　这样的应用要求对驱动装置的基本处理器施加了极大的压力。为了实时地处理视频,它们要在极高的钟速率下工作,一个要竭力达到高功率效率以延长电池寿命的功能。同样,硅器件要小巧价廉来保护大量的资金投入,使终端产品具有价格上的竞争优势。再者,为了适应快速多变的多媒体标准,它们还需是软件可编程的。

　　鉴于上述情况,本文主要介绍最近出现的融合解决方案,以便更好地满足当前应用的设计要求。

　　当前的解决方案：融合处理器

　　在很多无线应用中,一种较佳的解决方案是在单个集成核心芯片中融合双RISC和DSP的性能优势和独特功能。这一方案极大地降低了成本和常规双处理器设计所带来的复杂性。

　　融合处理器将MCU和DSP功能集成在统一的体系结构中,能灵活地分配控制与信号处理的功能需求,即根据应用要求,它既能百分之百用作MCU(以与行业标准相符的代码密度),或百分之百地用作DSP (DSP领先的时钟速率),或两者之间的某种组合。

　　现有的处理器,诸如ADI的Blackfill(见图1),Starcore的SC1000/2000以及freescale 的MSC81XX都是有代表性的融合处理器,其中CPU显示出DSP和RISC两种处理器的主要特性。其它的同类产品还有：ARMII freesclae DSP56800E、Renesas SH3-DSP 和Infineon Tricore 设计。这些器件都是为了满足集成系统的高要求研发的,特别是组合了操作者接口/GUI、音/视频处理、无线连接和潜在的流数据输入的手持设备。

　　除了显而易见的移动消费电子应用,这类设计也可用于采用Wi-Fi分布技术的保安摄像系统和厂房控制系统以及众多远程通信应用：如VoIP,让该功能集成在更接近于网络边的设备中。遗憾的是,迄今还未恰当地解决好下一代器件亟需的专用软件。

　　图1 单核心BF533嵌入式媒体处理器方框图

　　单堆栈设计

　　虽然处理器体系结构在不断创新,然而在过去几年里,构建在这一体系结构上用来支持应用的RTOS(实时操作系统)没有多大改变,融合处理器具有高度专用实时问题,因为它集中地体现了在单个融合器件上控制(RISC/MCU)功能和DSP功能的激烈冲突。设计人员面临的最现实和最紧迫的任务就是选择那一种RTOS。

　　为了在信号处理流上获得最高效率,开发人员可选择单堆栈RTOS,这是专门供DSP和数据流执行的。在过去,多数开发人中简单地自己编写能快速、及时响应流媒体或信号处理一类数据流要求的单堆栈RTOS。一款优秀单堆栈RTOS的标志是：坚固、高效、占用空间少(2~10KB之间)。

　　近年来,应用开发人员更倾向于购买有附加功能、能尽快上市的单堆栈RTOS。某些供应商亦已研发了这类单堆栈执行程序。例如,考察一个RTXC单堆栈执行程序(RTXC/SS),它是围绕这类环境使用的协同调度表构建的,它有3类代码实体：线程(轻便的专用任务)、中断服务程序和内核服务程序。线程数据、中断内容和其它变量全部存放在一个公共的堆栈中。该调度表赋予处理器控制线程来响应其它线程的请求,或通过内核服务程序执行中断服务例行程序。