采用模塊化架構應用處理器擴展手機功能

　在下一代多功能手機中，DSC、MP3、游戲和視頻等應用百花齊放。如果只用基帶芯片實(shí)現這些功能，那么將顯著(zhù)增加CPU的負荷并影響通信處理性能。應用處理器(AP)適合于擴展手機功能，而且采用模塊化架構的AP子系統可重復用在不同移動(dòng)系統制式的手機。本文將探討對AP的要求以及AP與現有基帶芯片的整合。
　　
　　大多數手機制造商會(huì )采用半導體供應商提供的參考設計方案。這種方案主要由目標代碼和少量源代碼組成。研發(fā)工程師難以對該方案進(jìn)行修改和加入新功能。此外，基帶芯片有限的資源使它不可能實(shí)現高負荷的多媒體應用，如DSC、MP3、MPEG-4、游戲和視頻電話(huà)等，而這些對高端移動(dòng)電話(huà)來(lái)說(shuō)是必需的。
　　
　　這些制造商在參考方案的硬件和軟件方面都很有經(jīng)驗。參考方案的質(zhì)量經(jīng)過(guò)驗證，并在商業(yè)化產(chǎn)品中得到證明。它最好能在隨后的產(chǎn)品中重復使用，而不是重新開(kāi)發(fā)一切功能。為了將現有的手機設計向高端電話(huà)升級，對制造商來(lái)說(shuō)，應用處理器架構是一條捷徑?，F有的基帶系統可重復使用并連接到一個(gè)AP子系統。該子系統類(lèi)似于一個(gè)模塊，可連接到基帶系統上。
　　
　　模塊化架構
　　
　　擴展手機特性的傳統方法是在基帶芯片上編寫(xiě)并執行新應用程序。這種單芯片架構需要工程師升級基帶芯片以獲得更多的CPU能力。為了實(shí)現照相機功能和SD/MMC的連接就要對電路進(jìn)行重新設計?；鶐Тa要移植到新的芯片之中?，F有的功能要徹底地重新驗證，即使它們以前進(jìn)行過(guò)測試。此外，對這種單芯片架構來(lái)說(shuō)，程序代碼的規模將非常大而且很復雜。這導致開(kāi)發(fā)和調試的時(shí)間拉長(cháng)，并最終增加開(kāi)發(fā)的成本。
　　
　　通過(guò)采用模塊化的AP架構，曾經(jīng)占用過(guò)多CPU資源的多媒體功能應用程序可以在A(yíng)P上執行?，F有手機上的大部分代碼和電路只需稍加修改就可重復使用。軟件工程師因而可以將精力集中于開(kāi)發(fā)新的應用程序。這些應用程序只需在A(yíng)P上開(kāi)發(fā)和調試。
　　
　　這種雙處理器方案把基帶工作和AP工作分開(kāi)，一個(gè)處理器實(shí)現基本的電話(huà)功能，另一個(gè)處理器實(shí)現多媒體功能?；鶐幚砥鲗?shí)現目前手機所做的呼叫/接聽(tīng)等基本的電話(huà)功能，AP處理器專(zhuān)用于處理高負荷的多媒體應用。這消除了由新應用的軟件缺陷引起基帶失效的風(fēng)險。例如，新應用上一個(gè)不成對的去能/使能中斷將掛起實(shí)時(shí)操作系統調度表，如果它是在單一處理器上執行的話(huà)，這將終止所有電話(huà)功能。
　　
　　基帶和AP處理器之間的通信靠消息傳遞實(shí)現。激活或撤消新應用程序的命令以消息的格式從基帶處理器傳送到AP處理器。

　　
　　以模塊化架構的形式，AP構成一個(gè)子系統并與基帶處理器隔離開(kāi)來(lái)。主LCD和子LCD連接到AP而不是基帶處理器上，以便達到最佳的多媒體應用視覺(jué)性能。音頻編碼/解碼器可以連接到基帶或AP處理器上，具體做法取決于所涉及的難度。AP上的視頻I/O硬件專(zhuān)用于照相機傳感器。它以YUV格式解碼照相機的輸出并轉換成RGB用于顯示。SD/MMC卡連到AP以便在外部存儲數據。片上的NAND/AND閃存可用于存儲除引導加載器之外的數據和主程序。NOR閃存也可用于存儲主程序和引導加載器，這取決于成本。SDRAM作為運行存儲器。對處理圖像數據的多媒體應用來(lái)說(shuō)，它應該很大。AP子系統如圖1所示。

　AP子系統的要求
　　
　　1．連接簡(jiǎn)單
　　
　　AP必須易于連接到基帶處理器上。連接的最簡(jiǎn)單方式是采用一個(gè)SRAM接口。它可以靈活地連到8位和16位總線(xiàn)基帶系統。此外，它需要與8086和68000系統總線(xiàn)兼容。該SRAM接口總線(xiàn)與AP系統總線(xiàn)隔離，以便基帶訪(fǎng)問(wèn)AP總線(xiàn)和AP訪(fǎng)問(wèn)系統總線(xiàn)可以同時(shí)工作。
　　
　　2．“穿過(guò)”(pass through)特性
　　
　　由于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(dòng)作。傳統的取送方法需要兩個(gè)步驟：第一步是從基帶向AP發(fā)送取命令；第二步是從AP向LCD送圖像數據。采用這種方法AP要處于加電狀態(tài)，因而增加了功耗。而且已有的基帶代碼要從直接訪(fǎng)問(wèn)命令的基礎上進(jìn)行修改。工程師需要時(shí)間來(lái)開(kāi)發(fā)、測試和糾錯。
　　
　　AP處理器上的“穿過(guò)”特性使得基帶處理器可以訪(fǎng)問(wèn)LCD，即使該AP處于節電模式下(見(jiàn)圖2)。在這種模式下，不管是主LCD還是子LCD都可訪(fǎng)問(wèn)?？梢?ldquo;穿過(guò)”的最大器件數目設定為4。這為未來(lái)的擴展預留了空間。功耗在節電狀態(tài)下達到最低。因而手機的待機時(shí)間可以最大化。有了這種直接訪(fǎng)問(wèn)特性，現有代碼無(wú)需修改就可重復使用。它減輕了工程師的工作負荷并縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間。