采用双端口互连开发低成本模块化手机架构

     （华强电子世界网讯） 向市场推出新手机的时间要求正在变得越来越紧迫。在面市时间日益缩短的趋势之下，产品要想取得成功，就需要具备更多的功能。伴随着手机市场的发展，手机支持的功能也在不断增多：除了基本的话音通信功能之外，照相机、因特网浏览、流视频、MP3、游戏以及PDA功能等都在被越来越多的手机所拥有。
    
    　　这些市场需求迫使手机设计者在进行手机系统设计时采取一种递进的方法——在其现有设计的基础上增添新的功能，以求最大限度地减少硬件和软件重新设计的工作量。另外，上述的某些新兴功能在逐渐为大众广泛接受之后，他们也将被集成到硬件之中。然而，该集成周期要比把这些功能推向市场所花费的时间长得多（通常需要18到24个月）。
    
    　　在这种情况下，系统设计师唯一可依赖的就是借助能够支持新功能的专用硬件来对现行架构进行升级。
    
    　　现行架构的快速升级
    
    　　以主存储器为核心的现行架构（比如基带调制解调器）可通过增设一个额外的处理元件（ASIC、DSP、GPP）而得以强化，一个可运行博弈或视频压缩算法的通用型处理器便是一例。新型处理元件应当能够在改动尽可能少的情况下实现与现行架构的连接。它应该提供用于支持高带宽连通性的足够吞吐量。
    
    　　对于一个简单、高吞吐量的接口而言，现有的存储器总线和双端口互连堪称完美的候选方案。这种方法对现有系统的改动很有限，唯一需要的就是增加存储器（见图1）。
    
    
    　　双端口互连是一个具有两个完全独立的SRAM接口的共享存储器。它允许两个处理单元通过其存储器总线来连接，并进行高带宽通信。就手机而言，它提供了一条给现行架构增添功能的简易途径。一个端口与现行处理器的存储器总线相连，另一个端口则与任何一种具有SRAM接口的器件相连。这些器件包括任何类型的处理器（用于增加博弈、MP3、视频、甚至PDA功能）或调制解调器（用于增加一个新的通信频段、3G加速、802.11连通性或视频广播）。
    
    
    　　模块化架构策略
    
    　　手机产品的生命周期正在变得越来越短，这就意味着如果系统设计公司开发的平台仅能维持一个产品生命周期便告终结，则这种高昂的研发投资是其所无法承担的。他们必须开发出能够在手机的更新换代过程中同步演进的平台，从而使其研发成本在多个产品周期中逐步摊销掉。
    
    　　该目标只可以通过开发具有模块化架构的平台来实现，因为这样能够使子系统以较低的成本进行独立升级。模块化架构提供了一种可与市场需求保持同步的非常灵活的平台。
    
    　　除了能够加快开发进程并缩短调试时间之外，模块化架构还可实现面向不同市场的手机的相似子系统的重用。每种解决方案的成本都能够通过选择不同的处理单元（比如从最简单的处理器到最先进的多媒体应用处理器）来与相同的基带调制解调器相连接的方法做出有针对性的调整。双端口还为在两个子系统之间实现最简单的通信（对存储器进行读和写操作）机理创造了条件。这意味着每个子系统的软件开销均被降至最低限度。
    
    　　双端口互连提供了一个简单而标准的存储变换接口，允许一个现行平台与任何其他的（现有的或即将面市的）子系统相连接，从而为模块化平台的实现起到直接的促进作用。这使得新开发的平台能够通过精巧的演进来满足未来的市场需求。
    
    
     图3示出了一个手机OEM制造商的产品库发展情况。该OEM制造商采取了一种模块化系统策略。一个基带芯片被应用于最简单的设计之中，随后，通过双端口互连来增加不同的应用处理器，使其得到多次功能增强，以便开发出多种产品。双端口互连可以在系统设计做极小改动的情况下，使两个完全不同的应用处理器被添加至基带处理器。该架构使得OEM制造商能够在下一代基带处理器尚处于开发阶段的时候接连不断向市场推出具有竞争力的产品。之后，可以利用下一代基带处理器通过相同的双端口接口来对该平台进行升级。
    
     双端口互连
    
    　　双端口是目前灵活性最高的处理器间互连方案。通过提供一个可与现行存储器总线相连接的标准SRAM接口，它可使一个现有的处理器实现与几乎所有其他处理单元的连接。它同时也简化并降低了通信软件开销。
    
    　　赛普拉斯半导体公司凭借其双端口架构和低功耗技术专长的巧妙结合开发成功了低成本MoBLa（More Battery Life，更长的电池使用寿命）双端口，其设计和售价都是专为移动平台度身打造的。另外，赛普拉斯公司的MoBLa双端口还满足了高级手机架构的多项其他要求。
    
    　　在功耗方面，赛普拉斯的MoBLa 低漏泄技术使双端口的待机功耗低于3.6mW/1.8V。这使得赛普拉斯的MoBLa双端口成为当今市面上功耗最低的双端口。由于市场上的基带处理器和其他处理器品种繁多，因此它还支持多种I/O电压（1.8V、2.5V和3.3V）。
    
    　　此外，无线系统的带宽要求还在继续提升。而且，无线系统目前还被要求支持诸如802.11b等数据速率高达11Mbps的非蜂窝技术。虽然某些处理器能够提供标准低速串行互连，但这种互连一般无法提供针对无线市场的多处理器连接所需的带宽。赛普拉斯的MoBLa双端口提供了快速存取能力（采用一根16倍速总线时的存取时间为36ns），从而实现了高于400Mbps的吞吐量，这超过了3G、Wi-Fi或视频广播的数据速率要求。
    
    　　小占位面积是另一项要求，赛普拉斯的MoBLa双端口既能够以芯片的形式提供，也可采用小外形的6mm×6mm大小、0.5mm管脚间距的BGA封装。
    
    　　在功能方面，赛普拉斯MoBLa双端口的工作特性与该公司所有其他的异步双端口是相同的。当两个端口试图同时访问相同的存储空间时，将确定一个“忙碌”信号，从而提供了内置仲裁功能。另外还具有一种信箱中断功能，该功能允许两个处理器简单地通过向某一特定的存储单元写入数据的方法来彼此发送中断信号。这可以被用作一种向另一个处理器发出“数据已可供下载”信号的方法。
    
    　　手机系统设计师希望最大限度地减少用于驱动简单功能（诸如对某些外部DIP开关进行读取操作或点亮LED等）的GPIO引脚的数量。赛普拉斯的MoBLa双端口通过在其功能中整合输入读取寄存器和输出驱动寄存器而使部分上述信号成为处理器的外部信号。输入读取寄存器（IRR）在一个特定的存储空间里捕获两个外部二进制设备（比如DIP开关）的状态，只需从双端口中读出数据，任何一个处理器都能够监视两个外部设备的状态。输出驱动寄存器（ODR）可驱动多达5个中断信号，这使得任一个处理器都可以控制多达5个外部设备，而它们所需做的仅仅是向双端口中的某个特定的存储单元写入数据。
    
    　　结论
    
    　　手机上的嵌入式应用程序的变化很快，因此手机平台的更新周期正在变得越来越短。这导致OEM制造商为其系统选择了模块化架构。双端口通过让多个子系统利用一个常用存储器总线接口来进行通信的方法实现了手机的递进式发展。通过提供一种灵活、高带宽和通用型互连，双端口在这种模块化多处理器设计当中起到了重要的作用。赛普拉斯半导体公司的新型MoBLa双端口的设计和售价是专为此类应用量身定制的，从而使其成为目前功耗最低的双端口。