面向移動(dòng)市場(chǎng)的DSP平臺(tái)

功率和速度的結(jié)合將一如既往地推動(dòng)半導(dǎo)體工業(yè)制造更快、更精巧的器件。遍觀整個(gè)行業(yè)，廠商們總是按照硅芯片尺寸(越小越好)的路線來思考，把自己切實(shí)的工作引向如何做得使硅更高效。更高效的硅系統(tǒng)意味著更強(qiáng)大的應(yīng)用，進(jìn)而意味著附加值產(chǎn)品研發(fā)更快，從而降低上市時(shí)間。
我們最終在基于DSP+CPU的SoC產(chǎn)品中，開始看到將功率和速度合并優(yōu)化的研發(fā)成果。這類集成系統(tǒng)極大地改進(jìn)了它們所推動(dòng)的應(yīng)用和產(chǎn)品。例如，蜂窩電話市場(chǎng)是首先感受到DSP+CPU產(chǎn)品益處的市場(chǎng)之一。在這一市場(chǎng)領(lǐng)域，終端中越來越大的比例，目前已接近20%，包含有CevaDSP和ARM芯核的組合式架構(gòu)。組合式融合DSP和CPU架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)為競(jìng)相發(fā)展下一代應(yīng)用和終端的制造商和OEM廠商所充分認(rèn)識(shí)。其它市場(chǎng)也在迅速利用由CevaDSP和ARM芯核所帶來的組合功率和速度優(yōu)勢(shì)。
半導(dǎo)體廠商和OEM推出了嵌入有CevaDSP和ARM芯核的數(shù)碼相機(jī)、先進(jìn)的PDA、MP3播放器和其它消費(fèi)類娛樂產(chǎn)品。
當(dāng)前，授權(quán)使用DSP核技術(shù)以便推動(dòng)在其產(chǎn)品中應(yīng)用的知識(shí)產(chǎn)權(quán)(IP)廠商，通常需要14到18個(gè)月的額外工程設(shè)計(jì)時(shí)間來設(shè)計(jì)SoC的各種DSP相關(guān)外設(shè)、系統(tǒng)接口以及相關(guān)硬件和軟件開發(fā)工具。然而，為保持競(jìng)爭(zhēng)力，半導(dǎo)體制造商和系統(tǒng)OEM必須比其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更快、更富成本效益地把產(chǎn)品推向市場(chǎng)。
CEVA的XpertDSP產(chǎn)品線通過提供整套預(yù)集成子系統(tǒng)改變了這個(gè)要求，它將一個(gè)嵌入式DSP核、一套完整的系統(tǒng)接口和大量外設(shè)元件，以及一組相應(yīng)的軟件與硬件開發(fā)工具組合在一起。
CEVA的XpertTeak是XpertDSP產(chǎn)品線系列的首款產(chǎn)品(見圖1)。XpertTeak DSP平臺(tái)圍繞CEVA Teak DSP核為基礎(chǔ)。該產(chǎn)品線的第二款產(chǎn)品是XpertPlam，它基于PalmDSPCore，一種雙MAC并行架構(gòu)DSP。XpertDSP產(chǎn)品線的第三款產(chǎn)品—XpertCevaX將基于CEVA-X DSP，一種最新發(fā)布的VLIW和SIMD可擴(kuò)展架構(gòu)。

XpertTeak
Xpert Teak是一個(gè)可從CEVA完全獲權(quán)使用的DSP平臺(tái)。它還是一種應(yīng)用處理器SoC多媒體處理要求的解決方案。XpertTeak DSP平臺(tái)含有進(jìn)行復(fù)雜多媒體DSP操作所需的豐富外設(shè)元件，諸如：
?強(qiáng)大的DMA引擎
?串行音視頻接口端口
?先進(jìn)高性能總線(AHB)主控接口
?APB從屬接口
?功率管理
?中斷控制器
?GPIO端口

XpertTeak DMA引擎
多媒體處理，尤其是視頻處理，其特征是高數(shù)據(jù)吞吐量。一個(gè)QCIF視頻解碼器所要求的數(shù)據(jù)帶寬大約為15Mb/s。數(shù)據(jù)必須以特定的復(fù)雜格式讀取到SoC的XpertTeak本地存儲(chǔ)器。典型的DSP子系統(tǒng)包括小容量的內(nèi)部SRAM存儲(chǔ)器，大約不超過128KB，它是SoC的一個(gè)寶貴固定資源。內(nèi)部存儲(chǔ)器必須得到有效的管理，以使DSP的性能不會(huì)受到影響，并將內(nèi)存量需求減低到最少。XpertTeak DMA引擎擁有一組獨(dú)特的特性，它包括三維DMA傳送、通道鏈接、連接表DMA傳送。這些特性確保DSP內(nèi)存總是擁有所需要的數(shù)據(jù)而不浪費(fèi)寶貴的CPU周期。DSP處理器是一種高強(qiáng)度數(shù)據(jù)處理部件。DSP上執(zhí)行的算法由幾乎每個(gè)執(zhí)行周期的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器訪問來表征。XpertTeak實(shí)施一種獨(dú)特的存儲(chǔ)器配置，內(nèi)部存儲(chǔ)器被分成存儲(chǔ)條。DMA控制器和DSP核可同時(shí)訪問兩個(gè)不同的存儲(chǔ)條，以取得DMA數(shù)據(jù)傳送和DSP存儲(chǔ)器訪問并行工作。

XpertTeak AHB主控橋
XpertTeak AHB主控橋模塊為響應(yīng)諸如多媒體處理等應(yīng)用所要求的高數(shù)據(jù)帶寬而設(shè)計(jì)。AHB主控橋直接連接到XpertTeak DMA引擎上，以確保有效的數(shù)據(jù)流程。由于AHB主控?fù)碛幸粋€(gè)對(duì)DMA引擎的專門連接，因而避免了系統(tǒng)總線的判優(yōu)問題。AHB主控橋特性可確保DSP核操作，以及ARM核操作不會(huì)因AHB總線判優(yōu)問題而受影響。為確保低的數(shù)據(jù)等待時(shí)間，AHB主控橋可以在突發(fā)訪問的第一個(gè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)發(fā)出一個(gè)AHB訪問請(qǐng)求。AHB也可以存儲(chǔ)突發(fā)數(shù)據(jù)，直到全部突發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)入AHB主控橋FIFO內(nèi)，這時(shí)再發(fā)出一個(gè)AHB總線請(qǐng)求。這種模式將確保AHB總線帶寬的最佳利用，以及對(duì)緊要資源諸如外部SDRAM存儲(chǔ)器的有效訪問。AHB主控橋可實(shí)現(xiàn)DSP核對(duì)ARMAHB空間高效而快速的訪問。傳統(tǒng)的AHB和DSP SoC設(shè)計(jì)用一個(gè)雙端口RAM作CPU核與DSP核之間的通信通道。雙端口RAM方法在SoC尺寸、功率消耗以及SoC資源的有效使用上是低效的。AHB主控橋使SoC系統(tǒng)設(shè)計(jì)師能夠把CEVA DSP核所需要的本地存儲(chǔ)量做到最小而性能沒有折扣。

XpertTeak APB從屬橋
先進(jìn)外設(shè)總線(APB)從屬橋是AHB主控橋功能性的補(bǔ)充。APB從屬橋?qū)崿F(xiàn)ARM核與CEVA DSP核的動(dòng)態(tài)交互。APB總線作為XpertTeak的從屬端口總線使用，使來自ARM端的接口得到簡(jiǎn)化，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性。APB從屬端口作為一種ARM核與XpertTeak之間的指令和控制端口而設(shè)計(jì)。指令和控制數(shù)據(jù)流為低帶寬，因而APB總線是一個(gè)理想的接口?；プ饔猛ㄟ^一組過程控制特性，如指令與應(yīng)答寄存器集、通用信號(hào)比特位來完成。通過使用過程控制，用戶可簡(jiǎn)化DSP核和ARM核之間的互作用，降低數(shù)據(jù)流管理、任務(wù)管理以及其它應(yīng)用和操作系統(tǒng)要求所需的軟件開銷。ARM核還可以訪問整個(gè)DSP核數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器空間，這樣用戶可實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)代碼下載等各種任務(wù)。

完全的開發(fā)平臺(tái)
IP供應(yīng)商難以提供一種開發(fā)環(huán)境，使軟件開發(fā)商能夠在一種酷似最終SoC架構(gòu)的環(huán)境中進(jìn)行開發(fā)和集成。
XpertTeak硬件開發(fā)環(huán)境基于ARM Integrator平臺(tái)。XpertTeak擁有一個(gè)芯核模塊板，它能夠安裝到ARM Integrator板上，與任何ARM核模塊結(jié)合。用戶可以在XpertTeak開發(fā)芯片或者XpertTeak的一種FPGA實(shí)現(xiàn)之間進(jìn)行選擇，擁有更多靈活性，以更貼近最終的SoC架構(gòu)配置。擁有一種多芯核調(diào)試環(huán)境也很重要，因?yàn)樯婕败浖赬pertTeak和ARM平臺(tái)上執(zhí)行復(fù)雜設(shè)計(jì)必然帶來錯(cuò)綜的握手和同步問題。為調(diào)試這類應(yīng)用，用戶必須擁有針對(duì)兩芯核實(shí)施各種斷點(diǎn)條件的操作能力。一種集成式開發(fā)環(huán)境能夠滿足調(diào)試特性的實(shí)現(xiàn)，這在使用兩個(gè)獨(dú)立的開發(fā)環(huán)境時(shí)做不到，它將使以往難于實(shí)施的調(diào)試特性大為簡(jiǎn)化。
CEVA和ARM都擁有一種內(nèi)建的開發(fā)環(huán)境，附贈(zèng)IP核交付。對(duì)于一個(gè)多芯核調(diào)試環(huán)境，ARM的RealView調(diào)試器支持一種包括ARM和CEVA DSP核的多芯核調(diào)試環(huán)境。XpertTeak包含一組特性，可實(shí)現(xiàn)一種有效的調(diào)試環(huán)境，包括對(duì)ARM交叉觸發(fā)(cross trigging)規(guī)格的支持。
此外，CEVA為提取硬件的應(yīng)用開發(fā)提供一種應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施，并為應(yīng)用開發(fā)商提供一種標(biāo)準(zhǔn)接口。

處理器間通信規(guī)范定義的主要合作者
涉及多個(gè)芯核的應(yīng)用開發(fā)，其主要問題之一是整合。一個(gè)包含CEVA XpertDSP和ARM處理器的系統(tǒng)要求有一套硬件和軟件開發(fā)工具，以便為應(yīng)用開發(fā)商提供實(shí)施繁雜的處理器間通信的手段。XpertTeak已包含一組硬件功能，使APB從屬橋內(nèi)處理器間的通信得到簡(jiǎn)化。作為相應(yīng)領(lǐng)域里的領(lǐng)導(dǎo)者，CEVA和ARM已聯(lián)手為一種處理器間通信郵箱(ICPM)定義并實(shí)現(xiàn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。CEVA在使用DSP+ARM系統(tǒng)進(jìn)行DSP應(yīng)用開發(fā)方面的經(jīng)驗(yàn)已幫助創(chuàng)建了硬件和軟件工具標(biāo)準(zhǔn)集，使用戶專注于高層次的附加值特性。ICPM標(biāo)準(zhǔn)使開發(fā)商能夠?yàn)閼?yīng)用開發(fā)實(shí)現(xiàn)一種公共接口。DSP和ARM應(yīng)用面對(duì)不同的SoC實(shí)現(xiàn)，擁有一個(gè)公共的接口，這一事實(shí)將做到垂直式的應(yīng)用開發(fā)和對(duì)客戶及第三方軟件提供商的更高層次的標(biāo)準(zhǔn)化。

綜合性解決方案
XpertDSP平臺(tái)是對(duì)SoC更高集成水平、快速上市時(shí)間和更好性能要求的一種綜合性解決方案。與ARM核標(biāo)準(zhǔn)接口結(jié)合的高層次整合使CEVA能夠垂直開發(fā)其產(chǎn)品。完整的DSP平臺(tái)可做到標(biāo)準(zhǔn)軟件應(yīng)用、開發(fā)工具和處理器間通信協(xié)議的最佳供應(yīng)。這種綜合性的供應(yīng)使蜂窩電話應(yīng)用開發(fā)商能夠把精力集中于其附加值軟件和硬件，而非整合工作的開銷上。■ (鋤禾譯)