面向移動市場的DSP平臺

功率和速度的結合將一如既往地推動半導體工業(yè)制造更快、更精巧的器件。遍觀整個行業(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)意味著更強大的應用，進而意味著附加值產品研發(fā)更快，從而降低上市時間。
我們最終在基于DSP+CPU的SoC產品中，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)極大地改進了它們所推動的應用和產品。例如，蜂窩電話市場是首先感受到DSP+CPU產品益處的市場之一。在這一市場領域，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。組合式融合DSP和CPU架構的優(yōu)點為競相發(fā)展下一代應用和終端的制造商和OEM廠商所充分認識。其它市場也在迅速利用由CevaDSP和ARM芯核所帶來的組合功率和速度優(yōu)勢。
半導體廠商和OEM推出了嵌入有CevaDSP和ARM芯核的數碼相機、先進的PDA、MP3播放器和其它消費類娛樂產品。
當前，授權使用DSP核技術以便推動在其產品中應用的知識產權(IP)廠商，通常需要14到18個月的額外工程設計時間來設計SoC的各種DSP相關外設、系統(tǒng)接口以及相關硬件和軟件開發(fā)工具。然而，為保持競爭力，半導體制造商和系統(tǒng)OEM必須比其競爭對手更快、更富成本效益地把產品推向市場。
CEVA的XpertDSP產品線通過提供整套預集成子系統(tǒng)改變了這個要求，它將一個嵌入式DSP核、一套完整的系統(tǒng)接口和大量外設元件，以及一組相應的軟件與硬件開發(fā)工具組合在一起。
CEVA的XpertTeak是XpertDSP產品線系列的首款產品(見圖1)。XpertTeak DSP平臺圍繞CEVA Teak DSP核為基礎。該產品線的第二款產品是XpertPlam，它基于PalmDSPCore，一種雙MAC并行架構DSP。XpertDSP產品線的第三款產品—XpertCevaX將基于CEVA-X DSP，一種最新發(fā)布的VLIW和SIMD可擴展架構。

XpertTeak
Xpert Teak是一個可從CEVA完全獲權使用的DSP平臺。它還是一種應用處理器SoC多媒體處理要求的解決方案。XpertTeak DSP平臺含有進行復雜多媒體DSP操作所需的豐富外設元件，諸如：
?強大的DMA引擎
?串行音視頻接口端口
?先進高性能總線(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，其特征是高數據吞吐量。一個QCIF視頻解碼器所要求的數據帶寬大約為15Mb/s。數據必須以特定的復雜格式讀取到SoC的XpertTeak本地存儲器。典型的DSP子系統(tǒng)包括小容量的內部SRAM存儲器，大約不超過128KB，它是SoC的一個寶貴固定資源。內部存儲器必須得到有效的管理，以使DSP的性能不會受到影響，并將內存量需求減低到最少。XpertTeak DMA引擎擁有一組獨特的特性，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內存總是擁有所需要的數據而不浪費寶貴的CPU周期。DSP處理器是一種高強度數據處理部件。DSP上執(zhí)行的算法由幾乎每個執(zhí)行周期的數據存儲器訪問來表征。XpertTeak實施一種獨特的存儲器配置，內部存儲器被分成存儲條。DMA控制器和DSP核可同時訪問兩個不同的存儲條，以取得DMA數據傳送和DSP存儲器訪問并行工作。

XpertTeak AHB主控橋
XpertTeak AHB主控橋模塊為響應諸如多媒體處理等應用所要求的高數據帶寬而設計。AHB主控橋直接連接到XpertTeak DMA引擎上，以確保有效的數據流程。由于AHB主控擁有一個對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核操作不會因AHB總線判優(yōu)問題而受影響。為確保低的數據等待時間，AHB主控橋可以在突發(fā)訪問的第一個數據出現時發(fā)出一個AHB訪問請求。AHB也可以存儲突發(fā)數據，直到全部突發(fā)數據進入AHB主控橋FIFO內，這時再發(fā)出一個AHB總線請求。這種模式將確保AHB總線帶寬的最佳利用，以及對緊要資源諸如外部SDRAM存儲器的有效訪問。AHB主控橋可實現DSP核對ARMAHB空間高效而快速的訪問。傳統(tǒng)的AHB和DSP SoC設計用一個雙端口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)設計師能夠把CEVA DSP核所需要的本地存儲量做到最小而性能沒有折扣。

XpertTeak APB從屬橋
先進外設總線(APB)從屬橋是AHB主控橋功能性的補充。APB從屬橋實現ARM核與CEVA DSP核的動態(tài)交互。APB總線作為XpertTeak的從屬端口總線使用，使來自ARM端的接口得到簡化，降低系統(tǒng)的復雜性。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計。指令和控制數據流為低帶寬，因而APB總線是一個理想的接口。互作用通過一組過程控制特性，如指令與應答寄存器集、通用信號比特位來完成。通過使用過程控制，用戶可簡化DSP核和ARM核之間的互作用，降低數據流管理、任務管理以及其它應用和操作系統(tǒng)要求所需的軟件開銷。ARM核還可以訪問整個DSP核數據和程序存儲器空間，這樣用戶可實現引導代碼下載等各種任務。

完全的開發(fā)平臺
IP供應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架構的環(huán)境中進行開發(fā)和集成。
XpertTeak硬件開發(fā)環(huán)境基于ARM Integrator平臺。XpertTeak擁有一個芯核模塊板，它能夠安裝到ARM Integrator板上，與任何ARM核模塊結合。用戶可以在XpertTeak開發(fā)芯片或者XpertTeak的一種FPGA實現之間進行選擇，擁有更多靈活性，以更貼近最終的SoC架構配置。擁有一種多芯核調試環(huán)境也很重要，因為涉及軟件在XpertTeak和ARM平臺上執(zhí)行復雜設計必然帶來錯綜的握手和同步問題。為調試這類應用，用戶必須擁有針對兩芯核實施各種斷點條件的操作能力。一種集成式開發(fā)環(huán)境能夠滿足調試特性的實現，這在使用兩個獨立的開發(fā)環(huán)境時做不到，它將使以往難于實施的調試特性大為簡化。
CEVA和ARM都擁有一種內建的開發(fā)環(huán)境，附贈IP核交付。對于一個多芯核調試環(huán)境，ARM的RealView調試器支持一種包括ARM和CEVA DSP核的多芯核調試環(huán)境。XpertTeak包含一組特性，可實現一種有效的調試環(huán)境，包括對ARM交叉觸發(fā)(cross trigging)規(guī)格的支持。
此外，CEVA為提取硬件的應用開發(fā)提供一種應用開發(fā)基礎設施，并為應用開發(fā)商提供一種標準接口。

處理器間通信規(guī)范定義的主要合作者
涉及多個芯核的應用開發(fā)，其主要問題之一是整合。一個包含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，以便為應用開發(fā)商提供實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從屬橋內處理器間的通信得到簡化。作為相應領域里的領導者，CEVA和ARM已聯手為一種處理器間通信郵箱(ICPM)定義并實現一個標準。CEVA在使用DSP+ARM系統(tǒng)進行DSP應用開發(fā)方面的經驗已幫助創(chuàng)建了硬件和軟件工具標準集，使用戶專注于高層次的附加值特性。ICPM標準使開發(fā)商能夠為應用開發(fā)實現一種公共接口。DSP和ARM應用面對不同的SoC實現，擁有一個公共的接口，這一事實將做到垂直式的應用開發(fā)和對客戶及第三方軟件提供商的更高層次的標準化。

綜合性解決方案
XpertDSP平臺是對SoC更高集成水平、快速上市時間和更好性能要求的一種綜合性解決方案。與ARM核標準接口結合的高層次整合使CEVA能夠垂直開發(fā)其產品。完整的DSP平臺可做到標準軟件應用、開發(fā)工具和處理器間通信協議的最佳供應。這種綜合性的供應使蜂窩電話應用開發(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)