面向移動市場的DSP平臺

功率和速度的結合將一如既往地推動半導體工業(yè)制造更快、更精巧的器件。遍觀整個行業(yè)，廠商們總是按照硅芯片尺寸(越小越好)的路線來思考，把自己切實的工作引向如何做得使硅更高效。更高效的硅系統(tǒng)意味著更強大的應用，進而意味著附加值產(chǎn)品研發(fā)更快，從而降低上市時間。
我們最終在基于DSP+CPU的SoC產(chǎn)品中，開始看到將功率和速度合并優(yōu)化的研發(fā)成果。這類集成系統(tǒng)極大地改進了它們所推動的應用和產(chǎn)品。例如，蜂窩電話市場是首先感受到DSP+CPU產(chǎn)品益處的市場之一。在這一市場領域，終端中越來越大的比例，目前已接近20%，包含有CevaDSP和ARM芯核的組合式架構。組合式融合DSP和CPU架構的優(yōu)點為競相發(fā)展下一代應用和終端的制造商和OEM廠商所充分認識。其它市場也在迅速利用由CevaDSP和ARM芯核所帶來的組合功率和速度優(yōu)勢。
半導體廠商和OEM推出了嵌入有CevaDSP和ARM芯核的數(shù)碼相機、先進的PDA、MP3播放器和其它消費類娛樂產(chǎn)品。
當前，授權使用DSP核技術以便推動在其產(chǎn)品中應用的知識產(chǎn)權(IP)廠商，通常需要14到18個月的額外工程設計時間來設計SoC的各種DSP相關外設、系統(tǒng)接口以及相關硬件和軟件開發(fā)工具。然而，為保持競爭力，半導體制造商和系統(tǒng)OEM必須比其競爭對手更快、更富成本效益地把產(chǎn)品推向市場。
CEVA的XpertDSP產(chǎn)品線通過提供整套預集成子系統(tǒng)改變了這個要求，它將一個嵌入式DSP核、一套完整的系統(tǒng)接口和大量外設元件，以及一組相應的軟件與硬件開發(fā)工具組合在一起。
CEVA的XpertTeak是XpertDSP產(chǎn)品線系列的首款產(chǎn)品(見圖1)。XpertTeak DSP平臺圍繞CEVA Teak DSP核為基礎。該產(chǎn)品線的第二款產(chǎn)品是XpertPlam，它基于PalmDSPCore，一種雙MAC并行架構DSP。XpertDSP產(chǎn)品線的第三款產(chǎn)品—XpertCevaX將基于CEVA-X DSP，一種最新發(fā)布的VLIW和SIMD可擴展架構。

XpertTeak
Xpert Teak是一個可從CEVA完全獲權使用的DSP平臺。它還是一種應用處理器SoC多媒體處理要求的解決方案。XpertTeak DSP平臺含有進行復雜多媒體DSP操作所需的豐富外設元件，諸如：
?強大的DMA引擎
?串行音視頻接口端口
?先進高性能總線(AHB)主控接口
?APB從屬接口
?功率管理
?中斷控制器
?GPIO端口

XpertTeak DMA引擎
多媒體處理，尤其是視頻處理，其特征是高數(shù)據(jù)吞吐量。一個QCIF視頻解碼器所要求的數(shù)據(jù)帶寬大約為15Mb/s。數(shù)據(jù)必須以特定的復雜格式讀取到SoC的XpertTeak本地存儲器。典型的DSP子系統(tǒng)包括小容量的內(nèi)部SRAM存儲器，大約不超過128KB，它是SoC的一個寶貴固定資源。內(nèi)部存儲器必須得到有效的管理，以使DSP的性能不會受到影響，并將內(nèi)存量需求減低到最少。XpertTeak DMA引擎擁有一組獨特的特性，它包括三維DMA傳送、通道鏈接、連接表DMA傳送。這些特性確保DSP內(nèi)存總是擁有所需要的數(shù)據(jù)而不浪費寶貴的CPU周期。DSP處理器是一種高強度數(shù)據(jù)處理部件。DSP上執(zhí)行的算法由幾乎每個執(zhí)行周期的數(shù)據(jù)存儲器訪問來表征。XpertTeak實施一種獨特的存儲器配置，內(nèi)部存儲器被分成存儲條。DMA控制器和DSP核可同時訪問兩個不同的存儲條，以取得DMA數(shù)據(jù)傳送和DSP存儲器訪問并行工作。

XpertTeak AHB主控橋
XpertTeak AHB主控橋模塊為響應諸如多媒體處理等應用所要求的高數(shù)據(jù)帶寬而設計。AHB主控橋直接連接到XpertTeak DMA引擎上，以確保有效的數(shù)據(jù)流程。由于AHB主控擁有一個對DMA引擎的專門連接，因而避免了系統(tǒng)總線的判優(yōu)問題。AHB主控橋特性可確保DSP核操作，以及ARM核操作不會因AHB總線判優(yōu)問題而受影響。為確保低的數(shù)據(jù)等待時間，AHB主控橋可以在突發(fā)訪問的第一個數(shù)據(jù)出現(xiàn)時發(fā)出一個AHB訪問請求。AHB也可以存儲突發(fā)數(shù)據(jù)，直到全部突發(fā)數(shù)據(jù)進入AHB主控橋FIFO內(nèi)，這時再發(fā)出一個AHB總線請求。這種模式將確保AHB總線帶寬的最佳利用，以及對緊要資源諸如外部SDRAM存儲器的有效訪問。AHB主控橋可實現(xiàn)DSP核對ARMAHB空間高效而快速的訪問。傳統(tǒng)的AHB和DSP SoC設計用一個雙端口RAM作CPU核與DSP核之間的通信通道。雙端口RAM方法在SoC尺寸、功率消耗以及SoC資源的有效使用上是低效的。AHB主控橋使SoC系統(tǒng)設計師能夠把CEVA DSP核所需要的本地存儲量做到最小而性能沒有折扣。

XpertTeak APB從屬橋
先進外設總線(APB)從屬橋是AHB主控橋功能性的補充。APB從屬橋實現(xiàn)ARM核與CEVA DSP核的動態(tài)交互。APB總線作為XpertTeak的從屬端口總線使用，使來自ARM端的接口得到簡化，降低系統(tǒng)的復雜性。APB從屬端口作為一種ARM核與XpertTeak之間的指令和控制端口而設計。指令和控制數(shù)據(jù)流為低帶寬，因而APB總線是一個理想的接口。互作用通過一組過程控制特性，如指令與應答寄存器集、通用信號比特位來完成。通過使用過程控制，用戶可簡化DSP核和ARM核之間的互作用，降低數(shù)據(jù)流管理、任務管理以及其它應用和操作系統(tǒng)要求所需的軟件開銷。ARM核還可以訪問整個DSP核數(shù)據(jù)和程序存儲器空間，這樣用戶可實現(xiàn)引導代碼下載等各種任務。

完全的開發(fā)平臺
IP供應商難以提供一種開發(fā)環(huán)境，使軟件開發(fā)商能夠在一種酷似最終SoC架構的環(huán)境中進行開發(fā)和集成。
XpertTeak硬件開發(fā)環(huán)境基于ARM Integrator平臺。XpertTeak擁有一個芯核模塊板，它能夠安裝到ARM Integrator板上，與任何ARM核模塊結合。用戶可以在XpertTeak開發(fā)芯片或者XpertTeak的一種FPGA實現(xiàn)之間進行選擇，擁有更多靈活性，以更貼近最終的SoC架構配置。擁有一種多芯核調試環(huán)境也很重要，因為涉及軟件在XpertTeak和ARM平臺上執(zhí)行復雜設計必然帶來錯綜的握手和同步問題。為調試這類應用，用戶必須擁有針對兩芯核實施各種斷點條件的操作能力。一種集成式開發(fā)環(huán)境能夠滿足調試特性的實現(xiàn)，這在使用兩個獨立的開發(fā)環(huán)境時做不到，它將使以往難于實施的調試特性大為簡化。
CEVA和ARM都擁有一種內(nèi)建的開發(fā)環(huán)境，附贈IP核交付。對于一個多芯核調試環(huán)境，ARM的RealView調試器支持一種包括ARM和CEVA DSP核的多芯核調試環(huán)境。XpertTeak包含一組特性，可實現(xiàn)一種有效的調試環(huán)境，包括對ARM交叉觸發(fā)(cross trigging)規(guī)格的支持。
此外，CEVA為提取硬件的應用開發(fā)提供一種應用開發(fā)基礎設施，并為應用開發(fā)商提供一種標準接口。

處理器間通信規(guī)范定義的主要合作者
涉及多個芯核的應用開發(fā)，其主要問題之一是整合。一個包含CEVA XpertDSP和ARM處理器的系統(tǒng)要求有一套硬件和軟件開發(fā)工具，以便為應用開發(fā)商提供實施繁雜的處理器間通信的手段。XpertTeak已包含一組硬件功能，使APB從屬橋內(nèi)處理器間的通信得到簡化。作為相應領域里的領導者，CEVA和ARM已聯(lián)手為一種處理器間通信郵箱(ICPM)定義并實現(xiàn)一個標準。CEVA在使用DSP+ARM系統(tǒng)進行DSP應用開發(fā)方面的經(jīng)驗已幫助創(chuàng)建了硬件和軟件工具標準集，使用戶專注于高層次的附加值特性。ICPM標準使開發(fā)商能夠為應用開發(fā)實現(xiàn)一種公共接口。DSP和ARM應用面對不同的SoC實現(xiàn)，擁有一個公共的接口，這一事實將做到垂直式的應用開發(fā)和對客戶及第三方軟件提供商的更高層次的標準化。

綜合性解決方案
XpertDSP平臺是對SoC更高集成水平、快速上市時間和更好性能要求的一種綜合性解決方案。與ARM核標準接口結合的高層次整合使CEVA能夠垂直開發(fā)其產(chǎn)品。完整的DSP平臺可做到標準軟件應用、開發(fā)工具和處理器間通信協(xié)議的最佳供應。這種綜合性的供應使蜂窩電話應用開發(fā)商能夠把精力集中于其附加值軟件和硬件，而非整合工作的開銷上?！?(鋤禾譯)