X900多媒体应用处理器技术架构及应用领域
发布时间：2010-8-3 11:26
发布者：lavida
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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H.264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H.264、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H.264，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。 H.264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，H.264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H.264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H.263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 |
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