便攜式設(shè)備創(chuàng)新發(fā)展道路

　　電源管理是便攜式設(shè)備不可忽視的重點(diǎn)，便攜式設(shè)備電源管理的目標(biāo)是降低便攜式設(shè)備的用電量，盡可能延長(zhǎng)電池的使用壽命。在這方面，便攜式設(shè)備處理器供應(yīng)商和電源器件供應(yīng)商都在積極探索更有效的電源管理技術(shù)。

　　ARM的智能能源管理(Intelligent Energy Manager)技術(shù)通過(guò)與操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的合作，能夠根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地調(diào)整CPU性能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)能源的智能管理，顯著地降低了便攜式設(shè)備在使用過(guò)程中的功耗問(wèn)題。

　　飛思卡爾的i.MX21應(yīng)用處理器即使在進(jìn)行多重作業(yè)時(shí)，也可以延長(zhǎng)電池的使用壽命。這要得益于飛思卡爾的Smart Speed技術(shù)DD它意味著用戶能在電池耗盡之前完成所有工作。

　　在i.MX31/31L中飛思卡爾采用了更高級(jí)電源管理工藝技術(shù)，例如：自動(dòng)動(dòng)態(tài)電壓和頻率變換(DVFS)、動(dòng)態(tài)處理溫度補(bǔ)償(DPTC)、有源偏移(Active well-bias)和電源閘控。

　　Intel的PXA27x則加入了wireless MMX技術(shù)和SpeedStep動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)，不但大大增強(qiáng)了PXA270的媒體處理能力，而且極大降低了系統(tǒng)功耗，延長(zhǎng)PMP產(chǎn)品的電池壽命。

　　除了通過(guò)處理器降低功耗外，降低其他元器件的功耗也是必須的。凌特公司電源產(chǎn)品部產(chǎn)品市場(chǎng)經(jīng)理Tony Armstrong指出數(shù)碼相機(jī)、MP3 播放器、GPS 接收器和PDA 等便攜式產(chǎn)品大都通過(guò)AC適配器、USB 線或鋰離子電池提供電源。在這些電源之間的電源軌控制是一個(gè)很大的技術(shù)挑戰(zhàn)。直到最近，設(shè)計(jì)師還是通過(guò)分別采用多個(gè) MOSFET、運(yùn)算放大器等實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，但同時(shí)卻需要面對(duì)熱插入及巨大的浪涌電流等問(wèn)題，而這將引起很大的系統(tǒng)問(wèn)題。

　　他表示大部分以電池供電的便攜產(chǎn)品采用專用集成電路(ASIC)來(lái)解決電池充電、電源路徑控制、提供多路供電以及實(shí)現(xiàn)如真正輸出斷接和精確USB電流限制等保護(hù)功能。采用這種方法的原因顯而易見(jiàn)，因?yàn)檫@樣用一個(gè)器件就可以滿足所有電源管理需求?？上У氖?，這種方法同樣有缺點(diǎn)。首先，ASIC是通過(guò)特定晶圓制造工藝而制造，因此難以為各項(xiàng)功能實(shí)現(xiàn)性能最優(yōu)化。其次，ASIC的定義和開發(fā)周期通常很長(zhǎng)，在要求設(shè)計(jì)周期短且動(dòng)態(tài)變化快的今天，這一問(wèn)題變得越來(lái)越重要。從概念到出貨，電源管理ASIC往往需要用上一年半時(shí)間。而在此期間，某一產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需求可能已經(jīng)變化了三次了。

　　隨著便攜式設(shè)備處理器工作電壓不斷降低，電源管理也面臨新的挑戰(zhàn)。Tony Armstrong指出亞微米的CMOS制造工藝，把CPU 和 DSP 電壓降至 1V 以下。這要求新一代電源轉(zhuǎn)換集成電路的電壓輸入必須很低，而且提供的輸出電壓也要低于 1V，同時(shí)還要具有相適應(yīng)的輸出電流、高轉(zhuǎn)換效率、低噪聲及扁平緊湊的引腳。隨著 DSP 核心電壓降至 1V 甚至更低，更需要以低電壓提供電源。

　　除了在處理器方面進(jìn)行有效降低功耗外，便攜式設(shè)備的顯示方面的節(jié)電潛力尤其不能被忽視。目前，多數(shù)便攜式設(shè)備開始采用TFT LCD來(lái)顯示顯示用戶所需的不同類型信息和數(shù)據(jù)。制造商所面對(duì)的挑戰(zhàn)是確保用戶能在各種環(huán)境下從顯示屏上閱讀到信息。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，他們必須為彩色 LCD 提供適量的背光。背光通常由白光發(fā)光二極管(LED)產(chǎn)生。同樣，這也要求用一種緊湊、有效和低噪聲方式為這些 LED供電。

　　不過(guò)，電源管理在采用新技術(shù)的同時(shí)也帶來(lái)了新的問(wèn)題，這是便攜式開發(fā)人員要引起注意的。例如目前許多新型的電池供電型便攜式設(shè)備用開關(guān)電源取代了線性穩(wěn)壓器，從而延長(zhǎng)電池壽命。不過(guò)，這也引發(fā)了新的設(shè)計(jì)問(wèn)題，因?yàn)榉涓C手機(jī)有噪聲敏感的無(wú)線電路和板上敏感的 RF 接收器。噪聲發(fā)生器(開關(guān)電源)和噪聲敏感電路的結(jié)合可能會(huì)產(chǎn)生干擾。

　　傳統(tǒng)的解決方案是將噪聲發(fā)生電路和噪聲敏感電路分離開來(lái)。但由于目前的便攜式設(shè)備多將所有部件緊密封裝，所以這種方法已經(jīng)不可行。采用屏蔽方法則無(wú)論在成本上還是體積上都行不通，傳統(tǒng)的開關(guān)電源是將噪聲能量集中到窄帶諧波中。然而，一旦其中一個(gè)諧波與敏感頻率相一致(例如，接收器中頻頻帶)就可能導(dǎo)致干擾。

　　凌特的Tony Armstrong指出已經(jīng)成功實(shí)施的一個(gè)技術(shù)是通過(guò)擴(kuò)展工作頻譜使開關(guān)頻率能通過(guò)偽隨機(jī)數(shù)(PRN)序列進(jìn)行調(diào)制，從而去除窄帶諧波。凌特的LTC3251可在芯片上可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻操作。

　　便攜式設(shè)備的電源管理還涉及存儲(chǔ)、軟件的操作和漏電的控制等多個(gè)因素，都需要設(shè)計(jì)師仔細(xì)考慮。

　　顯示--絢麗真彩時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨

　　從單顯到多彩再到目前的真彩顯示乃至未來(lái)的OLED顯示，絢麗多姿的顯示畫面讓便攜式設(shè)備增色不少，目前，就連MP3音頻播放器也開始采用OLED顯示方式，可見(jiàn)顯示的重要性。

　　現(xiàn)今便攜式設(shè)備主要的顯示方式是采用STN和TFT LCD，在手機(jī)領(lǐng)域，主要的顯示方式還是color STN。但在數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域，主要采用TFT LCD顯示，而且在2003年，柯達(dá)就推出了采用OLED顯示的數(shù)碼相機(jī)。作為公認(rèn)的未來(lái)顯示主流技術(shù)，業(yè)界對(duì)OLED渴望已久。“但OLED的缺點(diǎn)是壽命短，目前只能達(dá)到5000小時(shí)。”信利半導(dǎo)體公司一位負(fù)責(zé)人表示。

　　由于在亮度、對(duì)比度、色彩、厚度和功耗方面有出色的表現(xiàn)，消費(fèi)者對(duì)OLED仍表示了期待。許多便攜式設(shè)備器件供應(yīng)商如處理器供應(yīng)商、電源器件供應(yīng)商都對(duì)OLED表示了支持，紛紛宣布自己的產(chǎn)品支持這新興顯示方式，但專利和壽命制約了該技術(shù)的發(fā)展。市場(chǎng)上只有為數(shù)不多的便攜式產(chǎn)品采用這一顯示方式。

　　但OLED市場(chǎng)還是保持了高速增長(zhǎng)勢(shì)態(tài)，iSuppli的數(shù)據(jù)顯示，2005年OLED面板的銷售收入將較2004年增長(zhǎng)50.7%，達(dá)到6.15億美元。銷售量將再次幾乎翻番，達(dá)到6000萬(wàn)部。而到2011年，OLED面板的銷售量將增長(zhǎng)到3.41億，銷售收入將達(dá)到29億美元。

　　不過(guò)，隨著2005年柯達(dá)的幾項(xiàng)重要材料專利將過(guò)期，該公司正逐步開放其專利，隨著越來(lái)越多的公司加入OLED的生態(tài)鏈，預(yù)計(jì)其大規(guī)模普及已經(jīng)為時(shí)不遠(yuǎn)了。

　　嵌入式軟件----讓便攜式設(shè)備變得更加智能

　　如同PC軟件一樣，嵌入式軟件的應(yīng)用將使便攜式設(shè)備變得更加智能。通過(guò)軟件，便攜式設(shè)備將實(shí)現(xiàn)更多豐富的功能。

　　目前，在便攜式設(shè)備中應(yīng)用最多的還僅是操作系統(tǒng)?，F(xiàn)今，主要有四大操作系統(tǒng)應(yīng)用于便攜式設(shè)備，它們是Symbian、Linux、Palm OS 和微軟的Windows Mobile，最新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在智能手機(jī)領(lǐng)域，應(yīng)用最多的還是Symbian，市場(chǎng)占有率超過(guò)了76%，但是Linux操作系統(tǒng)增長(zhǎng)很快，已有去年的3.4%增長(zhǎng)到13.7%，成為第二大操作系統(tǒng)。

　　隨著消費(fèi)電子設(shè)備日益智能化，操作系統(tǒng)軟件的左右日益凸現(xiàn)。全球軟件巨頭微軟近日就與東芝合作，欲將其Window CE應(yīng)用于消費(fèi)電子設(shè)備高清DVD中。微軟還希望開發(fā)軟件支持家用消費(fèi)電子設(shè)備之間的互操作和組網(wǎng)。

　　便攜式設(shè)備作為最常用的家用設(shè)備，未來(lái)其操作系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)考慮這些需求。奇趣科技移動(dòng)及嵌入式解決方案部產(chǎn)品總監(jiān)Adam Lawson表示：“便攜式設(shè)備操作系統(tǒng)關(guān)注的重點(diǎn)主要是小型化、多任務(wù)、易用性、易于下載/安裝/移除第三方應(yīng)用軟件、組網(wǎng)、多媒體支持、游戲、數(shù)據(jù)共享、安全和防病毒等。”

　　他指出，便攜式設(shè)備操作系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是：操作系統(tǒng)供應(yīng)商會(huì)開發(fā)或集成他們自己的軟件開發(fā)工具，設(shè)備供應(yīng)商會(huì)尋找可擴(kuò)展的、互操作性好的、兼容性好的操作系統(tǒng)，這個(gè)操作系統(tǒng)還要能不同設(shè)備和芯片上工作;更快更低成本的硅架構(gòu)會(huì)青睞Linux解決方案;而Linux會(huì)走向成熟并解決互操作性問(wèn)題。

　　他表示奇趣科技的Qtopia嵌入式Linux解決方案可以提供通用性的應(yīng)用平臺(tái)，也可以用于特定的垂直市場(chǎng)，可在功能、效率、軟件大小方面提供很好的折中。