如何優(yōu)化DBDM手機處理器之間的通信

　　另一方面，雖然最新的I2C規范要求高速模式下達到3.4Mbps的吞吐量，但目前的大多數器件只能支持400kbps到1Mbps的數據速率，這樣的速度對目前的電信需求來(lái)說(shuō)顯然太慢了。

　　手機中使用的第三種互連是UART。UART的典型數據速率約1.5Mbps，高速UART可達5Mbps。但這樣的數據速率對高寬帶的處理器間通信來(lái)說(shuō)也是不夠的。

　　最流行的互連方法之一是通過(guò)USB。大多數處理器都具有全速USB功能，全速USB的數據速率最高可達12Mbps。在實(shí)際應用中，由于USB協(xié)議中必要的包開(kāi)銷(xiāo)較多，因此最高數據速率接近6Mbps。而且大多數基帶處理器并沒(méi)有配備USB解決方案中必需的USB host功能。這樣還必須內建另外的USB host。除了不足以達到目前的HSPA數據速率外，還會(huì )增加功耗，因為即使在沒(méi)有數據傳輸USB host也會(huì )一直工作?；鶐幚砥魃峡捎玫腢SB端口數量通常也非常有限，因為手機實(shí)際上也用USB方式連接PC機。

　　以前由于只在慢速網(wǎng)絡(luò )上傳輸文本消息和簡(jiǎn)單的數據，上述互連方法可能足夠用了。但隨著(zhù)HSPA功能手機的數據傳輸速率高達14.4Mbps以上，上述目接口都無(wú)法有效地支持必要的吞吐量，并使手機處于最佳工作狀態(tài)。

　　那么設計師應如何滿(mǎn)足手機中不斷增長(cháng)的數據吞吐量要求呢?

　　替代性解決方案及其優(yōu)勢

　　解決處理器間連接問(wèn)題的潛在方案之一是使用多端口互連，這也是目前許多DBDM架構使用的方法。在這種架構中，緩存式多端口器件作為兩個(gè)CPU之間的互連橋梁，可以在兩者間實(shí)現高速數據傳輸，并有助于在處理器間通信(IPC)時(shí)降低功耗。

　　速度
　　使用多端口互連的最明顯好處是速度。由于存取時(shí)間快至40ns，雙端口存儲器最高可支持400Mbps。這不僅為HSPA功能手機提供了足夠的支持，而且為未來(lái)吞吐量需求的持續增長(cháng)(如LTE)奠定了基礎。隨著(zhù)手機復雜性的提高，處理器間傳輸的數據量增加是不可避免的。通過(guò)多端口互連，手機設計師將不再面對處理器間通信的瓶頸問(wèn)題。

　　功耗
　　除了高速外，低功耗是DBDM手機的另一個(gè)關(guān)鍵要求。如果在IPC過(guò)程中要求兩個(gè)基帶處理器一直保持工作(比如在SPI、UART、I2C或USB互連情況下)，電池壽命將大打折扣。除此之外，處理器之間的主動(dòng)通信需要耗用每個(gè)處理器的專(zhuān)門(mén)資源，因此會(huì )降低它們的性能。

　　多端口解決方案可以實(shí)現處理器之間的被動(dòng)通信。一個(gè)處理器可以在需要時(shí)寫(xiě)入到多端口互連，然后進(jìn)入睡眠模式。另外一個(gè)基帶處理器則可以根據自身情況隨時(shí)訪(fǎng)問(wèn)這些數據。由于多端口互連起著(zhù)緩存的作用，接收處理器可以一直處于睡眠模式，直到從多端口互連收到中斷指令才激活。

　　讓我們通過(guò)具體例子比較一下多端口IPC解決方案和基于全速USB的IPC方案。有效吞吐量為6Mbps的全速USB方案需要花80秒的時(shí)間傳輸60MB數據或10首MP3歌曲。而使用多端口互連方案以100Mbps的速度(假定為有效吞吐量)傳輸同樣大小的數據只需要5秒。

　　帶1.2V內核的典型基帶處理器正常功耗是120mW，睡眠模式時(shí)為0.24mW。如果兩個(gè)處理器在80秒傳輸時(shí)間內都處于工作狀態(tài)，USB方案將消耗5.33mWH的電流。在多端口方案中，數據傳輸期間只有一個(gè)處理器工作，因此多端口互連耦合(27mW)和處理器一起消耗的總電池能量?jì)H為0.743mWH，相當于在單個(gè)IPC場(chǎng)合節省了約85%的功率，這在越來(lái)越多的人通過(guò)手機下載音樂(lè )、照片、收發(fā)電子郵件和瀏覽互聯(lián)網(wǎng)的今天具有極大的價(jià)值。

　　靈活性
　　互連緩存的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是用多端口器件實(shí)現IPC不需要軟件驅動(dòng)程序。因此手機制造商不需要對總體軟件IPC架構作大的改動(dòng)就能輕松地為不同地區推出不同型號的手機。這還為制造商帶來(lái)了更大的靈活性，他們可以使用在不同處理器上運行的不同操作系統，并根據系統需要而不是IPC限制來(lái)選取處理器。

　　單芯片解決方案
　　最近推出的單芯片解決方案包含了選定的GSM和CDMA頻段，非常值得關(guān)注。在這種方案中，由于單芯片需要適應所有必需的功能，因此很多時(shí)候都會(huì )犧牲一定的特性和性能。而且這些處理器比較新，還沒(méi)有經(jīng)過(guò)市場(chǎng)的考驗。大多數制造商仍喜歡使用經(jīng)試驗和測試過(guò)的解決方案，而且通常不愿意在性能要求方面作出太大的妥協(xié)。雙處理器架構將成為滿(mǎn)足不斷提高的網(wǎng)絡(luò )速度和性能要求的有力競爭者。

　　本文小結

　　隨著(zhù)HSPA功能手機的推出以及視頻和數據內容質(zhì)量的改進(jìn)，許多處理器間通信架構也日趨完美。傳統的互連架構已無(wú)法支持與基帶處理器功能和未來(lái)移動(dòng)通信標準匹配的數據吞吐量。一些手機設計師已經(jīng)開(kāi)始意識到這個(gè)越來(lái)越迫切的問(wèn)題，并在DBDM手機設計中開(kāi)始使用低功率多端口互連方案。多端口互連不僅能夠滿(mǎn)足當今手機所需的高帶寬和低功耗要求，而且向設計師提供了更大的靈活性，可以幫助他們以更低的成本和更快的上市時(shí)間推出更高質(zhì)量的手機。