通过正确选择处理器开始多媒体PMP的需求之旅

技术分类: 微处理器与DSP  消费电子设计  | 2008-06-17
ADI

  基于MP3音频播放器市场的正面表现,开发者和制造商对支持视频的便携式媒体播放器的市场前景抱有很大的期望。消费者对集成音频、视频、导航、游戏和移动电视功能的个人娱乐中心表现出兴趣。

  伴随着业界分析家对明年该市场强劲增长的预测,多格式内容支持、播放时间、安全性、有竞争力的成本和上市时间,都将会是开发者和制造商在这个消费电子市场上取得最大成功的关键。选择合适的处理器平台会造成应对这些挑战的基本差异。

  硬件平台的选择

  对PMP硬件平台的两个通用选择是一个微控制器(MCU)加一个数字信号处理器(DSP),或者一个带有硬件加速器的MCU。相对于单芯片结构,这些两芯片的解决方案会占用更多电路板空间和增加系统成本。

  另一种选择是片上系统(SoC)方案,在单个封装上集成了MCU核和DSP核。通常来讲,SoC会比MCU+DSP和MCU+硬件加速器的结构占用更少的电路板空间。因为MCU和DSP执行不同的任务,两个开发工具集和两组执行代码仍然是必要的。复杂的数据交换和程序进程协作仍发生在该MCU和DSP之间。即使使用这种单芯片SoC方案,系统级的复杂性仍是开发工程师和支持工程师不得不考虑的因素。

  一种替代方案是融合MCU和DSP能力的“会聚”处理器。一个真正的会聚处理器应该在实时多媒体数据流的计算和面向控制的任务上进行优化。ADI公司的高性能Blackfin处理器家族体现了这种会聚设计。Blackfin是一个在单核结构上提供MCU和数字信号处理功能的定点处理器,允许在控制和信号处理上灵活划分任务。覆盖整个Blackfin阵容的相同的开发环境,使得开发和调试具有不同特征组合的PMP更快速和更便宜。

  支持内容:格式和性能

  像音频一样,视频内容也是来自互联网上下载的无限制和优质内容。很多不同的媒体标准、不同版本和不同视频格式同样存在。所以当PMP终端支持不同媒体格式和其他如Wi-Fi、移动电视和游戏的附加值的功能时,潜在内容全面扩展。转码是另一个有用的属性,而且是必要的,这样下载的视频可以不用在PC机上转码而直接转换为在PMP上可观看的格式。

  然而,与MPEG-2/4比较,如RMVB、Flash、H.264和AVS的算法的其他算法更复杂和消耗更多的处理器性能。

  现有的商业可用的SOC解决方案具备有限的处理能力(MCU操作在100MHz左右,DSP不超过150MHz)。当复杂算法和功能超出了现选SOC的能力时,转移到不同的处理器上是唯一可行的选择。

  对MCU+硬件加速器解决方案来说,系统性能主要决定于硬件加速器的能力上。而且硬件加速器的开发难于和不断变换的媒体格式保持同步。

  工作频率高达600 MHz (1.2GMMACS),Blackfin的会聚处理结构提供了处理复杂算法和功能的充裕运算性能。因为Blackfin同时带来了实时信号处理和高清晰视频编解码、多种音频和视频格式和丰富的外设。开发者可以通过简单修改软件实现支持不同媒体格式和功能的PMP设计。由于Blackfin支持软件可编程,开发者同样可以融入更新的媒体格式和标准。

  因为社会网络变得更加流行,消费者想分享他们PMP上的音频和视频。(当然,需要遵循版权和许可)除了它的媒体处理能力,Blackfin提供足够的性能以融入一个处理Wi-Fi互联和Internet用户接口的无线协议栈和外设。

  便携性:尺寸和功耗管理

  外形因素和功率消耗带给开发者在多媒体播放器上的限制会比MP3音频播放器和手机更加严格。

  外设集成是Blackfin处理器的一个强劲的功能表现。通过提供带有工业标准接口的高性能内核,Blackfin节省了电路板空间,将昂贵的外部组件减到最少。开发成为流水线,因为开发人员不用花费任何时间在集成包括USB2.0高速OTG控制器、NAND闪存控制器、UART、SPI、串口、DMA主接口和并行外设接口上。

  功耗是个在PMP设计中的门槛。因为多媒体特征和网络连接需要消耗更多功率,同时消费者希望更长的播放时间和更小的产品体积和质量。为了延长电池寿命和降低功率消耗,通常芯片厂商会降低处理器的内核频率以匹配该数据流处理要求。由于不断增加的PMP功能造成对处理性能进而对电源更大且变化的需求,静态的电源管理相对变得不足。毫瓦(mW)每兆赫兹(MHz)的优化对更长的待机和播放时间是必须的。

  Blackfin采用动态电源管理来调整核心频率和电压,从而在更低功耗下优化性能。Blackfin可以在五种功耗模式下工作—全速、活动、睡眠、深度睡眠和冬眠—每种都提供不同的功耗/性能表现。每种模式下,一个内部的调节器为达到功耗最小化智能管理电压。该电源消耗和性能比可以达到250MHz 核心电压下的0.16mW/MHz 。

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