應對無(wú)線(xiàn)多媒體挑戰(05-100)

　　當今的消費類(lèi)設備(手機、PDA和個(gè)人娛樂(lè )設備)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(cháng)且消費者能買(mǎi)得起。此外,當標準改變時(shí),這些應用還應能提供不斷涌現的新功能,適應標準的更新。

　　這樣的應用要求對驅動(dòng)裝置的基本處理器施加了極大的壓力。為了實(shí)時(shí)地處理視頻,它們要在極高的鐘速率下工作,一個(gè)要竭力達到高功率效率以延長(cháng)電池壽命的功能。同樣,硅器件要小巧價(jià)廉來(lái)保護大量的資金投入,使終端產(chǎn)品具有價(jià)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的融合解決方案,以便更好地滿(mǎn)足當前應用的設計要求。

　　當前的解決方案：融合處理器

　　在很多無(wú)線(xiàn)應用中,一種較佳的解決方案是在單個(gè)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雙處理器設計所帶來(lái)的復雜性。

　　融合處理器將MCU和DSP功能集成在統一的體系結構中,能靈活地分配控制與信號處理的功能需求,即根據應用要求,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(shí)鐘速率),或兩者之間的某種組合。

　　現有的處理器,諸如ADI的Blackfill(見(jiàn)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(lèi)產(chǎn)品還有：ARMII freesclae DSP56800E、Renesas SH3-DSP 和Infineon Tricore 設計。這些器件都是為了滿(mǎn)足集成系統的高要求研發(fā)的,特別是組合了操作者接口/GUI、音/視頻處理、無(wú)線(xiàn)連接和潛在的流數據輸入的手持設備。

　　除了顯而易見(jiàn)的移動(dòng)消費電子應用,這類(lèi)設計也可用于采用Wi-Fi分布技術(shù)的保安攝像系統和廠(chǎng)房控制系統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 )邊的設備中。遺憾的是,迄今還未恰當地解決好下一代器件亟需的專(zhuān)用軟件。

　　圖1 單核心BF533嵌入式媒體處理器方框圖

　　單堆棧設計

　　雖然處理器體系結構在不斷創(chuàng )新,然而在過(guò)去幾年里,構建在這一體系結構上用來(lái)支持應用的RTOS(實(shí)時(shí)操作系統)沒(méi)有多大改變,融合處理器具有高度專(zhuān)用實(shí)時(shí)問(wèn)題,因為它集中地體現了在單個(gè)融合器件上控制(RISC/MCU)功能和DSP功能的激烈沖突。設計人員面臨的最現實(shí)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(kāi)發(fā)人員可選擇單堆棧RTOS,這是專(zhuān)門(mén)供DSP和數據流執行的。在過(guò)去,多數開(kāi)發(fā)人中簡(jiǎn)單地自己編寫(xiě)能快速、及時(shí)響應流媒體或信號處理一類(lèi)數據流要求的單堆棧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(lái),應用開(kāi)發(fā)人員更傾向于購買(mǎi)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(lèi)單堆棧執行程序。例如,考察一個(gè)RTXC單堆棧執行程序(RTXC/SS),它是圍繞這類(lèi)環(huán)境使用的協(xié)同調度表構建的,它有3類(lèi)代碼實(shí)體：線(xiàn)程(輕便的專(zhuān)用任務(wù))、中斷服務(wù)程序和內核服務(wù)程序。線(xiàn)程數據、中斷內容和其它變量全部存放在一個(gè)公共的堆棧中。該調度表賦予處理器控制線(xiàn)程來(lái)響應其它線(xiàn)程的請求,或通過(guò)內核服務(wù)程序執行中斷服務(wù)例行程序。