3G手机的不同设计方案

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/03/29 18:47:53
每种设计都需要仔细权衡,因为它们对3G手机的最终设计有很大影响。
Alessandro Araldi
德州仪器公司无线终端事业部
第三代手机设计师们所要面对的关键问题之一是:应用处理器和调制解调器要集成到什么程度,以便更好地为市场营销服务。目前,有三种不同集成程度的方案可供选择,这就是:应用处理器和调制解调器是分开的;应用处理器和调制解调器集成在同一块集成电路上;把调制解调器连接到单独的多媒体加速器上。
第一种方案是使用分开的应用处理器和调制解调器。市场上可以单独买到其中任何一个器件,每种器件也许包含若干个处理器内核。例如,TI公司的OMAP是深受欢迎的处理器,它里面有一个RISC内核,例如ARM9或ARM11内核,用于实现中断命令、控制,以及用户接口的功能,还有一个DSP,用于进行大量重复性数学运算的多媒体处理。调制解调器可以通过ARM处理器以很高的效率来处理第二层和第三层协议栈的数据,第一层协议栈的数据则由而DSP来处理。
第二种办法是把处理器和调制解调器集成在同一块芯片里。它使用多个处理器内核来完成相同的工作——在第一个方案中,这需要两个单独的器件来完成。对于OMAP处理器来说,不同的设计结构是针对不同市场的。对于智能电话市场而言,ARM处理器可以与专用的硬件加速器配合起来,来管理应用的功能。用另一个ARM处理器内核和一个DSP来实现调制解调器的功能。对于功能丰富而又讲究成本的产品而言,应用功能和调制解调器功能是共用一个ARM处理器内核来实现,而DSP专门用于实现调制解调器功能。
在第三种方案中,调制解调器连接到独立的多媒体加速器。这个方案是在第一种方案的基础上稍作改动。因为它不使用应用处理器,所以不能使用高级操作系统。而是由调制解调器来处理基本的指令、控制并实现用户接口这些功能,而使用多媒体加速器,则可以更容易地实现视频、音频和成像的功能。
只有清楚地了解市场的需要,并结合技术上的权衡,综合考虑之后,才能在这三种方案中做出正确的选择。对于OEM(原始设备制造商)和最终用户而言,每种方案针对市场上不同的需要,因此,无论哪个方案都有他们存在的价值。
各个方案的优点
使用应用处理器和调制解调器分开的方案比较灵活,可以加快产品进入市场,还能够提高产品的性能。那些做了重大的投资的现有调制解调器,可以重复使用,并且可以配上最新的应用处理器,因此,可以充分地利用以前在调制解调器上的投资,而且不会降低处理器的性能。这是很灵活的,每种器件都可以选用不同供应商的产品,而且,市场往往也希望这样。运行相同应用软件的处理器可以配上支持不同空中接口(例如GSM/GPRS、EDGE、WCDMA、UMTS或者CDMA)的不同调制解调器。这样,整机制造商(OEM)可以高效率地开发一个平台,只要更换调制解调器,就可以用不同的调制解调制技术供多样化的市场和多个手机运营商使用,而使用的处理器和软件环境都是一样的。
使用独立的产品时,整机制造商同样可以选择成本较低的模块式产品。这可以帮助他们满足其他高性能电话的需要,而不必使用高档的多媒体应用处理器。
许多集成电路的销售商倾向于在独立的微处理器中使用最新的半导体工艺技术,过一年或者更长时间后,再推出尺寸相同的集成器件。这么做的原因之一是,更小尺寸的器件会对调制解调器的电源管理提出新的要求,然而,在使用独立的应用处理器的情况下,功率管理问题是比较容易解决的。在使用集成器件的情况下,要想电池使用寿命达到要求,可能要花上几个月时间来解决这些问题。但是,只要单独的处理器所使用的工艺技术仍领先于集成器件所用的工艺技术,它的性能就会比那些高水平的集成电器更胜一筹。因此,利用处理器和调制解调器分开的方案可以更快地把新的技术推向市场,对于整机制造商和希望把自己的产品与竞争对手的产品区分开来的其他人来说,这是至关重要的。
使用单独的应用处理器还有独占资源的好处,比如可以独占存储器和总线,这样可以提高产品的性能,特别是对于集中使用带宽的应用,例如多媒体和游戏。
把应用处理器和调制解调器集成在同一芯片上的一个好处在于资源共享。处理器和调制解调器充分地利用集成一种有效地管理和分配存储器存取优先权的技术,从而共用同一个存储器。处理器和调制解调器还共用同一个电源管理集成电路,而在处理器和调制解调器分开的设计中,通常各个器件需要使用专用的电源管理芯片。此外,把两个器件集成在一起,还可以减少系统中用于连接不同功能的逻辑电路的数量。
最后,采用包括全部软件、硬件的集成器件参考设计的器件,可以用于生产制造的印刷电路板的设计图,以及已经证实有效的电话软件,可能(但不一定)比从头开始开发集成软、硬件的设计更节省成本。
在多数情况下,集成器件在电路板上占用的空间比较小。这样设计师就能够设计出尺寸更小的无线产品,同时还可以腾出空间安装其他元件,用于增加新的功能,例如蓝牙、无线局域网、全球卫星定位系统或者数字电视等。
由于集成器件是一个完整的系统解决方案,因此它可以简化3G手机软件、硬件的开发工作。芯片组可以连同硬、软件参考设计一起提供。
由于集成器件通常与电源管理部分和射频部分一起组成一个芯片组,和预先经过测试并获得批准使用的软、硬件参考设计一起交货,因此,缩短了整个系统的开发时间。这是它的长处。
把调制解调器连接到独立的多媒体加速器上,这样做的优点是成本低和灵活性好。多媒体加速器一般比应用处理器便宜,因为它只是用来执行应用处理器的一部分功能。另外,它占用内存较少,因而,从系统的角度来考虑时,价格也不贵。
就像应用处理器和调制解调器分开的方案,集成的方案也可以灵活地把任何一种调制解调器与一个给定的多媒体加速器连接起来,这样,就可以用不同调制解调器技术同时保持同样的多媒体环境,来满足多元化市场和运营商的需要。不过,就集成方案的软件环境和所支持的应用而言,它的灵活性就差得多了。
作者简介
Alessandro Araldi是德州仪器公司无线终端事业部高级市场经理,他负责制定OMAP产品的发展战略。他拥有美国麻省理工学院Sloan管理学院的MBA学位、Bologna大学电信工程学院BSEE学位和MSEE学位。德州仪器公司总部设在美国德克萨斯州达拉斯,电话:(1)800-336-5236,网址:www.ti.com。