为使消费者能自由地选择资讯、享受娱乐,并不是单独地播放视频图像,上海杰得微电子公司开发出了X900应用处理器,并借助其在视音频实时处理方面积累的经验和硬件编解码设计技术,在X900中又增加了和VC1硬件解码器。此外,还在电源管理上作了优化,实现了比上一代产品更低的功耗,更加齐全的接口,更完善的软件开发平台,兼容的软件资源也更加丰富。本文将详细介绍X900多媒体应用处理器的技术架构及其应用系统。

芯片技术结构

X900采用CPU+ASIC结构,嵌入式CPU仍是ARM926EJ。之所以没有选用速度更快的ARM11,是出于以下考虑:X900定位于手持信息终端产品,在这一应用领域视频信源和显示器分辨率没有超过CIF,视频编码最复杂的三种格式是、VC-1和MPEG-4,这三种格式在X900中都采用了硬件解码方式,而且分辨率能达到VGA和D1。 X900以最大分辨率解调最复杂的,占用ARM时钟资源小于5%,没有必要选用昂贵的ARM11。

X900的系统储存器支持200MHz 的DDR和400MHz的DDRⅡ,视频总线是32位,这对组织高速大帧存,提高视频速度奠定了硬件基础。片外储存器还支持最大4GB 的NAND FLASH,并且可以从NAND FLASH启动。NAND FLASH的售价只有NOR闪存的一半,当然考虑到X900不仅仅应用在消费电子产品中,仍然保留了支持NOR闪存的功能。

另外,X900支持PCI总线,PCI总线比本地局部总线更通用,具有PCI接口的外设芯片品种丰富,价格低廉,对整机设计非常有利。其它改进还有全双工ITU-R656接口,集成物理层的USB OTG等。图1是X900的功能结构图。

X900与Z228的区别

Z228和X900是上海杰得的两代应用处理器产品,定位不同,没有替代关系。Z228定位于中档MAP, 主要用于智能手机和网络监控。X900定位于高端MAP,主要应用于HIT、UMPC、桌面电子和工业电子领域。与Z228相比,X900在许多方面都有了较大的性能提升。二者的主要性能区别如表1。

图1:X900的功能结构图

表1:X900与Z228功能比较表。

对于HIT设计而言,X900的某些功能差异并不影响整体定位和系统架构,而是提升它的性能,使产品变得更有竞争力。Memory接口、红外接口等属于这一类型,如上表中灰色的模块所示。也有一些功能的差异将直接影响到整机的定位和架构,这些功能特性在设计之初就必须被认真考虑。如表中黄色标示的模块。下面将对这些接口的特性进行讨论。

解码器和VC-1解码器是X900最大的亮点,也是它与其它类似芯片最大的功能区别。在进行产品设计时,应该最大限度地发挥这两个解码器的性能优势:高画质、低功耗和,大尺寸。HIT是典型的手持多媒体应用,是最能体现硬件解码器的低功耗特点的。所以使用X900的HIT设计时必须考虑能够长时间播放视频,时间越长,X900相对于其它芯片的优势就越明显。

大尺寸是X900硬件解码器的另一个亮点,和VC-1均能够支持到720×576的D1尺寸。然而,不容忽视的是,目前手持设备所使用的LCD显示屏中,屏幕分辨率大多比较小。3.6英寸以下的LCD屏(一般被使用于中低档的PMP上),许多仅能支持到QVGA(320×240)尺寸。4英寸或4.3英寸的LCD屏(目前一般被认为是中高档PMP的配置),大多也只能支持到480×272的分辨率,仅有很少的产品能够支持到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,分辨率也可能不会更大,如果使用价格较便宜的7英寸模拟屏,分辨率多是480×272或480×234。在7英寸及以下的LCD液晶屏中,尚没有见过能够支持576线的模组。

LCD屏的分辨率对其价格的影响很大,高分辨率也意味着高价格。因此,若要将X900的视频解码性能发挥,就必须将其定位于比较高端的地位,不能考虑4英寸以下的中低端应用。 同时,由于目前的高端LCD屏也很难支持到720×576的分辨率(尤其是576线这一指标),PMP最好能够有TV OUT功能,以将D1尺寸的视频在电视上完美体现。

X900的CLCD支持24BPP@ 1024×768 @ 60fps,这是一个很惊人的分辨率。如前所述,若应用于手持设备场合,LCD屏的分辨率连720×576都难以保证,更不用说1024×768了。若发挥出CLCD接口的效率,应该将其接到电视或者显示器上。然而,AMP内部没有类似显卡上的图形显示芯片的功能,如果动用ARM926, 显示就会占用嵌入式CPU的大部分资源,因而X900并不适合于需要密集计算来实现高分辨率图像的场合,与通用CPU争抢市场。

对于手持设备,发挥CLCD接口功能的一种方法是实现与投影仪的连接,播放幻灯片。PPT是一种相对静态的画面,即使是1024×768的尺寸,ARM9的处理速度也可以应付。X900可以保证在这种情况下有好的视觉效果。问题是要选择合适的接口。传统TV encoder芯片无法支持1024×768的尺寸；VGA接口可以支持这样的尺寸,但是它体积过大,放到手持设备上不适合,且不兼容TV OUT功能；最新的HDMI接口性能上没有问题,但价格和功耗都较大。看来在HIT连接投影仪,需要制定新的接口标准。

X900有了专用的NAND接口,可以从NAND flash引导系统启动,这意味着系统运行所需的程序将不必放置在NOR闪存中。考虑到目前手持设备中NOR闪存的主要用途就是系统启动引导,拥有NAND启动功能的X900将不必需要大容量的NOR闪存,这样便可以节省数美元的BOM成本。

实际开发时,可以在系统中放置一个小容量(如256K)的NOR闪存,便于系统开发过程中的调试。待方案验证成功后,量产产品中可不焊接这一芯片,进一步降低BOM。由于并行接口的NOR闪存通常体积较大,可以考虑使用小体积的串行NOR闪存产品。

X900基本应用系统

图2所示基本应用系统是以X900为中心,在其I/O接口上连接最少的外围器件,在储存器中安装一个或多个操作系统所组成的基本系统。它直观地反映了X900能实现的功能及扩展潜能。基本应用系统可用来学习、演示和开发用户产品。

图2:基于X900的基本应用系统。

图3是按照X900的基本应用系统设计的开发平台,它包括硬件和软件两部分。硬件由母板、子板和多个扩展板组成。软件包括WinCE、Linux操作系统和软件开发工具包(SDK)。

图3:基于X900基本应用系统的开发平台。

X900应用范围

X900是一款多用途应用处理器,设计过程中坚持了高性能、低功耗、小体积、多用途的理念,使X900具有广泛的应用范围。首先在HIT领域,由于现在还没有真正意义上HIT出现,X900能使现有智能手机、PMP、游戏机这三种主流手持电子设备的性能得到较大的提高。这一领域历来是生长新产品的土壤,Radio、walkman、MD、MP3、CDplay都是从这里诞生、成长和发展。目前这里是手机、PMP、游戏机的天下,X900以实时多格式、有竞争力的价格和方便的本土服务在该领域大显身手。

桌面电子也称家用电子,这是消费电子的传统市场,目前电视机是主流产品,未来的新品可能还有可视电话。X900应用在IPTV机顶盒中具有绝对优势,目前IPTV流行MPEG-4格式,今后在世界范围内会趋向更先进的格式。当然,不排除有些地方会采用VC-1, 毕竟微软拥有强大的实力,再说VC-1在2003年已申请成为SMPTE标准。由于X900以优良的画质支持这三种标准,因而在IPTV终端设备中有光明的前景。现在可视电话的图像编码用标准,X900中的MPEG-4子集支持这一标准。其它在智能监控,汽车电子等领域,只要涉及到高质量的实时图像处理,X900都可以找到用武之地。表2是部分应用范围,仅供参考。

表2:X900的应用领域表

表3:X900产品规格

上海杰得微电子有限公司供稿