可攜式媒體播放器機(jī)內(nèi)設(shè)計(jì)趨勢

標(biāo)簽：PMP 數(shù)碼信號處理

許多的觀察家、分析師都一致表示：今年電子工程及應(yīng)用的領(lǐng)域只會有兩個技術(shù)熱題，一個是無線通訊技術(shù)，另一個則是數(shù)碼視訊技術(shù)。

確實(shí)，數(shù)碼視訊技術(shù)一直是近幾年的關(guān)注焦點(diǎn)，包括數(shù)碼視訊的編解碼算法(如：MPEG-4、H.264、VC-1)、數(shù)碼視訊的界面端子(如：HDMI、DisplayPort)、數(shù)碼視訊的廣播技術(shù)(如：DVB-H、Qualcomm MediaFLO)等。同樣的，視訊相關(guān)應(yīng)用的裝置也是當(dāng)熱，各位看看新次代的電視游樂器(如：Nintendo Wii、Sony PS3)、再看看Apple今年初發(fā)表的Apple TV、再看看Google收并YouTube、還有IPTV、HDTV，以及家庭社區(qū)保全、視訊會議與視訊電話等，就知道視訊應(yīng)用是多么地受到歡迎。

同樣的，在數(shù)碼隨身聽大量取代傳統(tǒng)CD(Compact Disc)隨身聽、MD(Mini Disc)隨身聽、甚至是數(shù)碼錄音筆之后，也積極在尋找下一波的強(qiáng)勁成長空間，而最有可能的發(fā)展路線即是追加視訊功效，包括靜態(tài)畫面的顯示、動態(tài)影像的播放、以及靜態(tài)攝影、動態(tài)錄像等，都將成為新的強(qiáng)化提升方向，再加上手持式裝置的各項(xiàng)技術(shù)也都在不斷地精進(jìn)演算，因此本文以下將針對PMP的機(jī)內(nèi)技術(shù)與相關(guān)技術(shù)進(jìn)行更多的討論與剖析，期望能對正想投入或正從事PMP設(shè)計(jì)的業(yè)者、工程師有所助益。

圖說：Broadcom推出的BCM2722行動多媒體處理器(Mobile Multimedia Processor)具備數(shù)碼信號處理器的加速運(yùn)算功效，同時也支持DRM的數(shù)碼版權(quán)管理(內(nèi)容防拷)功效，Apple的iPod Video即是采行此芯片來加速視訊播放運(yùn)算，圖為BCM2722的功能方塊圖。

視訊編解碼實(shí)現(xiàn)方案

視訊編解碼是PMP最關(guān)鍵的部分，但同時也是目前實(shí)現(xiàn)方式最多樣、最無一致性的部分，以筆者的歸納整理，就有多種不同的實(shí)現(xiàn)手法：

完全針對PMP需求而設(shè)計(jì)、開發(fā)出應(yīng)用芯片，多以SoC方式實(shí)現(xiàn)，此亦可稱ASIC或ASSP，ASIC/ASSP內(nèi)會用上嵌入式的處理器(或控制器)，甚至是嵌入式的數(shù)碼信號處理器(Digital Signal Processor;DSP)，或硬件線路式的音視訊編解碼器。

使用多媒體處理器來實(shí)現(xiàn)，例如Philips半導(dǎo)體(今日已改稱NXP)的TriMedia或者是Sigma Designs的Media Processor等，此類型的處理器多半具備VLIW架構(gòu)，可加速多媒體視訊的運(yùn)算。

使用雙處理器(或雙核)設(shè)計(jì)，除了使用一個一般性(General)的32-bit微處理器(或微控制器)外，會再額外搭配一顆數(shù)碼信號處理器，音視訊編解碼運(yùn)算的部分就由DSP負(fù)責(zé)，微處理器/微控制器(uP/uC)則負(fù)責(zé)一般性的控制工作及一般性的應(yīng)用程序執(zhí)行，TI的OMAP方桉即是此中的代表。(附注1)

一樣使用一個一般性的32-bit微處理器、微控制器，但另一個搭配芯片則是一個已將音視訊編解碼運(yùn)算加以硬件線路化的編解碼芯片，此一般稱為 CODEC芯片，如果只需要播放功能則只需要解碼運(yùn)算硬件線路化的芯片，此稱為「解碼芯片，Decoder」;如果在播放外也希望能錄像、錄像，那么就必須用上「編解碼芯片，CODEC」。

只使用32-bit微處理器、微控制器芯片，所有的多媒體編解碼運(yùn)算一律以軟件方式實(shí)現(xiàn)，在PMP電源開啟后這些演算程序會加載到PMP的系統(tǒng)主存儲器中，然后由處理器負(fù)責(zé)執(zhí)行各種格式的編解碼演算。

圖說：Microsoft推出的Zune數(shù)碼隨身聽也等同于可攜式媒體播放器，Microsoft Zune鎖定的市場競爭對手即是Apple iPod，Zune明顯勝于iPod(第五代)的地方主要是WiFi無線功能，Zune允許使用者透過WiFi無線分享數(shù)碼音樂、數(shù)碼相片給友人，且分享 后依然受DRM機(jī)制管理。(圖片來源：www.Microsoft.com

各實(shí)現(xiàn)方式之差異比較

上述的5種實(shí)現(xiàn)方式并無絕對的優(yōu)劣之分，而是適時適需地選擇運(yùn)用，選擇第1種作法的好處是大量生產(chǎn)時最具成本效益，理由是芯片的功效整合度最高，主體芯片外的零件搭配需求最低，另外用電效益也最佳，不僅編解碼演算的部分是以硬件方式實(shí)現(xiàn)，同時高度的整合也最能做到集中、一致性的電源管理。

不過，此(第一種)作法的缺點(diǎn)是缺乏彈性，一旦有新增或修改編解碼算法的需求，或需要加入其它的功效，甚至是修正原有功效的錯誤，則能夠調(diào)修的幅度也最低，加上PMP屬于電池運(yùn)作的行動化運(yùn)算，現(xiàn)階段不容易使用FPGA、CPLD等可程序邏輯裝置來增進(jìn)硬件線路設(shè)計(jì)的彈性度。

所以，除非是相當(dāng)大量的供貨，或者是長期不變性的供貨，否則極少會以彈性最低的完全客制設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，且此種作法與其它作法相較，必須在芯片設(shè)計(jì)開發(fā)時更注重除錯、驗(yàn)證等程序，否則日后若有修改需求且其它方式都無法補(bǔ)強(qiáng)時，重開光罩與重新投產(chǎn)的時間、心力、成本等都將相當(dāng)高昂。

接著是第二、第三、第四等居中性的作法，此3種作法的彈性都高于第一種作法，也是目前較常見的作法。在此舉實(shí)際例子，Apple的第五代iPod(也稱為 iPod Video)用的就是第三種作法，微處理器的部分使用PortalPlayer公司的PP5021C-TDF隨身聽主控芯片(核心為2個 ARM7TDMI)，然后再搭配1個Broadcom(博通)公司的BCM2722芯片，BCM2722芯片雖名為行動多媒體處理器，但實(shí)質(zhì)上卻是一個數(shù)碼信號處理器。(附注2)

圖說：數(shù)碼隨身聽的背光可以用簡單的串聯(lián)、并聯(lián)設(shè)計(jì)來驅(qū)動，但PMP因?yàn)榘坠釲ED用量更多，且講究光均性，因此多半需要專門的白光LED驅(qū)動芯片來驅(qū) 動，圖為MAXIM公司的白光LED驅(qū)動芯片：MAX1707，其驅(qū)動電流最高可至610mA，且可同時以并聯(lián)方式驅(qū)動3組LED應(yīng)用。(圖片來 源：www.MAXIM-ic.com)

再來看另一個例子，Microsoft的Zune在主控芯片部分使用Freescale(飛思卡爾)公司的i.MX31L(核心為ARM1136)，該芯片同時也整合了硬件式的MPEG-4編碼器，如此類似于第4種作法，差別只在于由兩個離散封裝的芯片整合成單芯片。不過，Microsoft Zune也不全然是第四種作法，或許在MPEG-4格式的編碼上可以直接使用i.MX31L芯片內(nèi)的硬件功效，但除了MPEG-4外的其它音視訊格式就只能使用純軟件的方式來實(shí)現(xiàn)，也就是第五種作法。