X900多媒體應用處理器技術架構及應用領域

為使消費者能自由地選擇資訊、享受娛樂，并不是單獨地播放視頻圖像，上海杰得微電子公司開發(fā)出了X900應用處理器，并借助其在視音頻實時處理方面積累的經驗和硬件編解碼設計技術，在X900中又增加了H.264和VC1硬件解碼器。此外，還在電源管理上作了優(yōu)化，實現(xiàn)了比上一代產品更低的功耗，更加齊全的接口，更完善的軟件開發(fā)平臺，兼容的軟件資源也更加豐富。本文將詳細介紹X900多媒體應用處理器的技術架構及其應用系統(tǒng)。

芯片技術結構

X900采用CPU＋ASIC結構，嵌入式CPU仍是ARM926EJ。之所以沒有選用速度更快的ARM11，是出于以下考慮：X900定位于手持信息終端產品，在這一應用領域視頻信源和顯示器分辨率沒有超過CIF，視頻編碼最復雜的三種格式是H.264、VC-1和MPEG-4，這三種格式在X900中都采用了硬件解碼方式，而且分辨率能達到VGA和D1。 X900以最大分辨率解調最復雜的H.264，占用ARM時鐘資源小于5％，沒有必要選用昂貴的ARM11。

X900的系統(tǒng)儲存器支持200MHz 的DDR和400MHz的DDRⅡ,視頻總線是32位，這對組織高速大幀存，提高視頻速度奠定了硬件基礎。片外儲存器還支持最大4GB 的NAND FLASH,并且可以從NAND FLASH啟動。NAND FLASH的售價只有NOR閃存的一半，當然考慮到X900不僅僅應用在消費電子產品中，仍然保留了支持NOR閃存的功能。

另外，X900支持PCI總線，PCI總線比本地局部總線更通用，具有PCI接口的外設芯片品種豐富，價格低廉，對整機設計非常有利。其它改進還有全雙工ITU-R656接口，集成物理層的USB OTG等。圖1是X900的功能結構圖。

X900與Z228的區(qū)別

Z228和X900是上海杰得的兩代應用處理器產品，定位不同，沒有替代關系。Z228定位于中檔MAP, 主要用于智能手機和網絡監(jiān)控。X900定位于高端MAP，主要應用于HIT、UMPC、桌面電子和工業(yè)電子領域。與Z228相比，X900在許多方面都有了較大的性能提升。二者的主要性能區(qū)別如表1。

圖1：X900的功能結構圖

表1：X900與Z228功能比較表。

對于HIT設計而言，X900的某些功能差異并不影響整體定位和系統(tǒng)架構，而是提升它的性能，使產品變得更有競爭力。Memory接口、紅外接口等屬于這一類型，如上表中灰色的模塊所示。也有一些功能的差異將直接影響到整機的定位和架構，這些功能特性在設計之初就必須被認真考慮。如表中黃色標示的模塊。下面將對這些接口的特性進行討論。

H.264解碼器和VC-1解碼器是X900最大的亮點，也是它與其它類似芯片最大的功能區(qū)別。在進行產品設計時，應該最大限度地發(fā)揮這兩個解碼器的性能優(yōu)勢：高畫質、低功耗和，大尺寸。HIT是典型的手持多媒體應用，是最能體現(xiàn)硬件解碼器的低功耗特點的。所以使用X900的HIT設計時必須考慮能夠長時間播放視頻，時間越長，X900相對于其它芯片的優(yōu)勢就越明顯。

大尺寸是X900硬件解碼器的另一個亮點，H.264和VC-1均能夠支持到720576的D1尺寸。然而，不容忽視的是，目前手持設備所使用的LCD顯示屏中，屏幕分辨率大多比較小。3.6英寸以下的LCD屏（一般被使用于中低檔的PMP上），許多僅能支持到QVGA（320240）尺寸。4英寸或4.3英寸的LCD屏（目前一般被認為是中高檔PMP的配置），大多也只能支持到480272的分辨率，僅有很少的產品能夠支持到640480，或800480的分辨率。甚至在7英寸的LCD屏（高端或者超高端PMP的配置）中，分辨率也可能不會更大，如果使用價格較便宜的7英寸模擬屏，分辨率多是480272或480234。在7英寸及以下的LCD液晶屏中，尚沒有見過能夠支持576線的模組。

LCD屏的分辨率對其價格的影響很大，高分辨率也意味著高價格。因此，若要將X900的視頻解碼性能發(fā)揮，就必須將其定位于比較高端的地位，不能考慮4英寸以下的中低端應用。 同時，由于目前的高端LCD屏也很難支持到720576的分辨率（尤其是576線這一指標），PMP最好能夠有TV OUT功能，以將D1尺寸的視頻在電視上完美體現(xiàn)。

X900的CLCD支持24BPP@ 1024768 @ 60fps，這是一個很驚人的分辨率。如前所述，若應用于手持設備場合，LCD屏的分辨率連720576都難以保證，更不用說1024768了。若發(fā)揮出CLCD接口的效率，應該將其接到電視或者顯示器上。然而，AMP內部沒有類似顯卡上的圖形顯示芯片的功能，如果動用ARM926, 顯示就會占用嵌入式CPU的大部分資源，因而X900并不適合于需要密集計算來實現(xiàn)高分辨率圖像的場合，與通用CPU爭搶市場。

對于手持設備，發(fā)揮CLCD接口功能的一種方法是實現(xiàn)與投影儀的連接，播放幻燈片。PPT是一種相對靜態(tài)的畫面，即使是1024768的尺寸，ARM9的處理速度也可以應付。X900可以保證在這種情況下有好的視覺效果。問題是要選擇合適的接口。傳統(tǒng)TV encoder芯片無法支持1024768的尺寸；VGA接口可以支持這樣的尺寸，但是它體積過大，放到手持設備上不適合，且不兼容TV OUT功能；最新的HDMI接口性能上沒有問題，但價格和功耗都較大?？磥碓贖IT連接投影儀，需要制定新的接口標準。

X900有了專用的NAND接口，可以從NAND flash引導系統(tǒng)啟動，這意味著系統(tǒng)運行所需的程序將不必放置在NOR閃存中?？紤]到目前手持設備中NOR閃存的主要用途就是系統(tǒng)啟動引導，擁有NAND啟動功能的X900將不必需要大容量的NOR閃存，這樣便可以節(jié)省數(shù)美元的BOM成本。

實際開發(fā)時，可以在系統(tǒng)中放置一個小容量（如256K）的NOR閃存，便于系統(tǒng)開發(fā)過程中的調試。待方案驗證成功后，量產產品中可不焊接這一芯片，進一步降低BOM。由于并行接口的NOR閃存通常體積較大，可以考慮使用小體積的串行NOR閃存產品。

X900基本應用系統(tǒng)

圖2所示基本應用系統(tǒng)是以X900為中心，在其I/O接口上連接最少的外圍器件，在儲存器中安裝一個或多個操作系統(tǒng)所組成的基本系統(tǒng)。它直觀地反映了X900能實現(xiàn)的功能及擴展?jié)撃堋；緫孟到y(tǒng)可用來學習、演示和開發(fā)用戶產品。

圖2：基于X900的基本應用系統(tǒng)。

圖3是按照X900的基本應用系統(tǒng)設計的開發(fā)平臺，它包括硬件和軟件兩部分。硬件由母板、子板和多個擴展板組成。軟件包括WinCE、Linux操作系統(tǒng)和軟件開發(fā)工具包（SDK）。

圖3：基于X900基本應用系統(tǒng)的開發(fā)平臺。

X900應用范圍

X900是一款多用途應用處理器，設計過程中堅持了高性能、低功耗、小體積、多用途的理念，使X900具有廣泛的應用范圍。首先在HIT領域，由于現(xiàn)在還沒有真正意義上HIT出現(xiàn)，X900能使現(xiàn)有智能手機、PMP、游戲機這三種主流手持電子設備的性能得到較大的提高。這一領域歷來是生長新產品的土壤，Radio、walkman、MD、MP3、CDplay都是從這里誕生、成長和發(fā)展。目前這里是手機、PMP、游戲機的天下，X900以實時多格式、有競爭力的價格和方便的本土服務在該領域大顯身手。

桌面電子也稱家用電子，這是消費電子的傳統(tǒng)市場，目前電視機是主流產品，未來的新品可能還有可視電話。X900應用在IPTV機頂盒中具有絕對優(yōu)勢，目前IPTV流行MPEG-4格式,今后在世界范圍內會趨向更先進的H.264格式。當然,不排除有些地方會采用VC-1, 畢竟微軟擁有強大的實力，再說VC-1在2003年已申請成為SMPTE標準。由于X900以優(yōu)良的畫質支持這三種標準，因而在IPTV終端設備中有光明的前景?，F(xiàn)在可視電話的圖像編碼用H.263標準，X900中的MPEG-4子集支持這一標準。其它在智能監(jiān)控，汽車電子等領域，只要涉及到高質量的實時圖像處理，X900都可以找到用武之地。表2是部分應用范圍，僅供參考。

表2：X900的應用領域表

表3：X900產品規(guī)格