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支持更高速无线接口的手机处理器间通信方案 |
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作者：IDT公司 Casey Springer |
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手机架构中多处理器间通信有三个主要方案可选，即利用通用的嵌入式接口、专有方案和多端口存储器。采用多端口方案，设计者可确保足够的带宽，不但能支持cdma2000 1xEV-DO等现有3G标准，而且还可支持运行速度为10Mbps的HSPDA及54Mbps的802.11g等新一代无线数据接口。
新的多媒体功能处理要求在不断提高，这迫使设计工程师转向双处理器手机架构，以便将大部分多媒体任务交付给单独的应用处理器。此外，既可支持3G无线标准也能支持802.11和数字多媒体广播(DMB)等高速无线数据接口的高性能手机正在兴起，这为采用三个嵌入式处理器的新一代多模手机奠定了基础。
虽然这些手机具有当今无线应用所需要的覆盖率和计算性能，但它们也带来了潜在的性能瓶颈。与非蜂窝无线标准相关的数据传输率远远超过了3G无线系统的性能极限。为了最大可能地利用DMB或802.11等高速无线接口规范的性能，这些手机必须提供能够支持这种高速传输率的处理器间通信方案。
使得设计决策更加复杂的是，任何处理器间通信架构都必须支持低电压工作，而且功耗尽可能低，以延迟电池使用寿命。最后，为了增强设计灵活性并能采用高度模块化的系统架构，手机设计还必须采用与大多数供应商的应用和基带处理器兼容的接口。这样，设计团队可以利用最小的设计资源，采用相同的基本设计和简单地更换处理器即可提供针对不同地区和市场的手机方案。
负责多处理器手机架构间通信的设计工程师有三个主要方案可选。第一是利用通用的嵌入式接口，比如集成的UART、I2C或USB。这些嵌入式接口可提供高度压缩的占位尺寸，并有助于降低系统成本，因为它们不需要额外的逻辑。此外，它们的功耗也很小。尽管如此，这些接口还是有各自的性能局限。
图：对于下一代多模手机，一个三端口器件可支持基带处理器
和应用处理器之间的高速链接。
基于UART的接口具有230kbps的传输速率，可支持文本信息及GPRS等基本的2.5G无线接口。基于I2C的设计可达到400kbps的速率，能够支持Edge实现。但是，对于更新一些的网络，比如cdma2000 3x、W-CDMA或cdma2000 1xEV-DO，该接口就成为主要的性能瓶颈。
现在很多嵌入式处理器都支持低速USB 1.1接口，在补偿重复和握手等操作之前可提供最大为1.5Mbps的传输率。但是，即便这一额外的带宽在高性能3G网络中也是捉襟见肘。当手机接入11Mbps或更高速率的802.11b Wi-Fi网络时，这些局限就会变得更加明显。
第二个可选方案是采用专有方案，从性能的角度看这种方法更加实际。实现多处理器通信方案可采用定制ASIC，或者由一些嵌入式处理器供应商所提供的专有总线。这样可为设计者提供更好的机会支持802.11和DMB等无线标准的高速数据流。
然而，很少有手机设计能够达到足够的生产量，以补偿设计和制造定制ASIC的高成本。基于专有总线架构的多处理器方案还限制了设计者的器件选择，因为所选器件必须支持这种专有总线。模块化设计使设计者可在同一设计架构上更换模块以支持不同的3G蜂窝或非蜂窝无线接口。鉴于模块化设计的成本效益，设计灵活性方面的任何限制都会妨碍产品的成功。
第三种选择是采用多端口存储器来支持处理器间的通信。这种器件集成了存储器和控制逻辑，可同时存取共用的中心存储器。每个端口具有独立的控制、地址和I/O引脚，因此可实现存储器中任何位置的独立、异步读写操作。一个1.8V的三端口器件在满足手机严格功耗的同时，可以提供三个智能器件间的高速、双向接口。这些器件的存取时间短至55纳秒，可以支持高达290Mbps的数据传输率。
从设计者的角度看，这种处理器间通信方法所提供的性能裕量颇吸引人。采用这种多端口的处理器间通信方案，设计者可确保足够的带宽，不但能支持cdma2000 1xEV-DO等现有3G标准，而且还可支持运行速度为10Mbps的HSPDA及54Mbps的802.11g等新一代无线数据接口。
此外，这一额外的带宽对下一代手机运行新兴多媒体应用也至关重要，比如连续语音识别、MPEG-4成像和3-D图形等。大部分新兴应用所需要的处理能力是当前应用所需性能的2至5倍。视频会议等流行的视频应用要求应用和基带处理器之间的数据传输速率至少要达到2Mbps。
基于多端口器件而构建的多处理器通信方案还有另一个重要优点，即它们采用业界标准的简单SRAM接口。目前市面上几乎所有的嵌入式处理器都支持这种接口，因此设计者很容易创建模块化的系统，从而轻便地更换模块以满足不同无线标准或市场的需求。设计者不但有广泛的器件选择范围，而且可以降低系统成本，因为针对不同市场的基本设计是相同的。
此外，现今的多端口器件在引脚兼容的封装内可支持不同的工作电压，因此设计者可从模块化架构中获得多方面的好处。他们可以用新一代的低功耗器件来替换现有的多端口器件和基带处理器，从而延长手机设计的电池使用寿命。或者，他们也可以将其产品转移至下一代蜂窝技术，比如从cdma2000 1x网络转向cdma2000 1x EV-DO。
作者：Casey Springer
多端口产品部产品经理
Email：casey.springer@idt.com
(end)
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(8/6/2005) |
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