應(yīng)對(duì)無(wú)線多媒體挑戰(zhàn)(05-100)

　　當(dāng)今的消費(fèi)類(lèi)設(shè)備(手機(jī)、PDA和個(gè)人娛樂(lè)設(shè)備)用多模通信整合音頻、視頻以及靜止圖像。每種應(yīng)用都要求尺寸小、電池壽命長(zhǎng)且消費(fèi)者能買(mǎi)得起。此外,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)改變時(shí),這些應(yīng)用還應(yīng)能提供不斷涌現(xiàn)的新功能,適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的更新。

　　這樣的應(yīng)用要求對(duì)驅(qū)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(dá)到高功率效率以延長(zhǎng)電池壽命的功能。同樣,硅器件要小巧價(jià)廉來(lái)保護(hù)大量的資金投入,使終端產(chǎn)品具有價(jià)格上的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。再者,為了適應(yīng)快速多變的多媒體標(biāo)準(zhǔn),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(xiàn)的融合解決方案,以便更好地滿足當(dāng)前應(yīng)用的設(shè)計(jì)要求。

　　當(dāng)前的解決方案：融合處理器

　　在很多無(wú)線應(yīng)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(shì)和獨(dú)特功能。這一方案極大地降低了成本和常規(guī)雙處理器設(shè)計(jì)所帶來(lái)的復(fù)雜性。

　　融合處理器將MCU和DSP功能集成在統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu)中,能靈活地分配控制與信號(hào)處理的功能需求,即根據(jù)應(yīng)用要求,它既能百分之百用作MCU(以與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)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(shè)計(jì)。這些器件都是為了滿足集成系統(tǒng)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)線連接和潛在的流數(shù)據(jù)輸入的手持設(shè)備。

　　除了顯而易見(jiàn)的移動(dòng)消費(fèi)電子應(yīng)用,這類(lèi)設(shè)計(jì)也可用于采用Wi-Fi分布技術(shù)的保安攝像系統(tǒng)和廠房控制系統(tǒng)以及眾多遠(yuǎn)程通信應(yīng)用：如VoIP,讓該功能集成在更接近于網(wǎng)絡(luò)邊的設(shè)備中。遺憾的是,迄今還未恰當(dāng)?shù)亟鉀Q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(shè)計(jì)

　　雖然處理器體系結(jié)構(gòu)在不斷創(chuàng)新,然而在過(guò)去幾年里,構(gòu)建在這一體系結(jié)構(gòu)上用來(lái)支持應(yīng)用的RTOS(實(shí)時(shí)操作系統(tǒng))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?yàn)樗械伢w現(xiàn)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(shè)計(jì)人員面臨的最現(xiàn)實(shí)和最緊迫的任務(wù)就是選擇那一種RTOS。

　　為了在信號(hào)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(shù)據(jù)流執(zhí)行的。在過(guò)去,多數(shù)開(kāi)發(fā)人中簡(jiǎn)單地自己編寫(xiě)能快速、及時(shí)響應(yīng)流媒體或信號(hào)處理一類(lèi)數(shù)據(jù)流要求的單堆棧RTOS。一款優(yōu)秀單堆棧RTOS的標(biāo)志是：堅(jiān)固、高效、占用空間少(2~10KB之間)。

　　近年來(lái),應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員更傾向于購(gòu)買(mǎi)有附加功能、能盡快上市的單堆棧RTOS。某些供應(yīng)商亦已研發(fā)了這類(lèi)單堆棧執(zhí)行程序。例如,考察一個(gè)RTXC單堆棧執(zhí)行程序(RTXC/SS),它是圍繞這類(lèi)環(huán)境使用的協(xié)同調(diào)度表構(gòu)建的,它有3類(lèi)代碼實(shí)體：線程(輕便的專(zhuān)用任務(wù))、中斷服務(wù)程序和內(nèi)核服務(wù)程序。線程數(shù)據(jù)、中斷內(nèi)容和其它變量全部存放在一個(gè)公共的堆棧中。該調(diào)度表賦予處理器控制線程來(lái)響應(yīng)其它線程的請(qǐng)求,或通過(guò)內(nèi)核服務(wù)程序執(zhí)行中斷服務(wù)例行程序。