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、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,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。
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,和VC-1均能夠支持到720×576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(320×240)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480×272的分辨率,僅有很少的產品能夠支持到640×480,或800×480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480×272或480×234。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720×576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@ 1024×768 @ 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720×576都難以保證,更不用說1024×768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1024×768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1024×768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。看來在HIT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。考慮到目前手持設備中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。現(xiàn)在可視電話的圖像編碼用標準,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
上海杰得微電子有限公司供稿
