Blackfin處理器平臺為多媒體播放器應用提供高性能技術保障

便攜式多媒體播放器面世已經(jīng)有幾年時間，從早期純粹具備音頻播放功能的MP3播放器問世，到視頻應用包括MP4等設備的興起和快速發(fā)展，便攜式多媒體娛樂設備的功能越發(fā)強大，微軟之前推出的ZUNE播放器就具備了Wi-Fi功能，蘋果也推出了帶有Wi-Fi功能的新款iPod。其他的功能，諸如GPS、移動電視、藍牙、電子游戲都逐漸融合進了播放器中，為消費者提供了更加豐富的體驗，也增加了工程師在方案選擇和系統(tǒng)集成時的難度。

多媒體處理器所面臨的挑戰(zhàn)

如此豐富的功能使便攜式多媒體處理器面臨更高挑戰(zhàn)：

功耗。豐富的功能帶來的是更大的功耗，能否保證更長的待機時間成為用戶選擇產(chǎn)品時的重要指標。高性能低功耗的內(nèi)核將會在新一輪的競爭中脫穎而出。

多核架構是一個發(fā)展方向。新的解決方案呼之欲出，讓用戶體驗豐富的音視頻內(nèi)容并且延長電池播放時長都需要創(chuàng)新的PMP系統(tǒng)結構，采用多個DSP核是一個趨勢，讓每個核心都為媒體處理中的不同關鍵算法特別優(yōu)化。同時下一代的媒體處理器應該是可編程的，應該是多個ARM加上可編程DSP或者多個ARM加上硬件加速器加以實現(xiàn)。DSP比硬件加速器更能滿足軟件再利用需求，多核架構帶來了額外的靈活性，但隨之而來的是在硅領域的成本增加，這種成本增加只有在面對多樣的消費產(chǎn)品或細分的市場，或平臺的市場壽命得以顯著延長，或新特征可以更快地進入市場的情況下才可能被接受。對高端便攜式媒體播放器產(chǎn)品，如D1/HD視頻解碼，及帶GPS或移動電視功能，由于不斷會有新功能推出，應用較多，軟件的再利用十分重要，所以架構的靈活性很關鍵。

同時要看到，雖然未來的便攜式多媒體設備將具備豐富的功能，但作為一款多媒體設備，音視頻應用仍是最基本的，也是最能決定消費者購買心理的因素。而音視頻編解碼標準的多樣性決定了音視頻格式的多樣性。一般來說，消費者并不愿意浪費時間在PC上轉(zhuǎn)換視頻格式的，因此，要想抓住用戶，具備多格式播放能力將是最基本的競爭力。

就音頻而言，對各種碼流和編碼方式的MP3、WMA的支持是必須的，隨著存儲空間的增大，部分消費者對無損音頻格式的需求也更加高漲。APE或FLAC格式的音頻成為許多音樂愛好者的必選。因此，增加對這類標準的支持或可成為廠商一個重要的賣點或是噱頭。

基于BF52x的PMP解決方案。

另外，就視頻而言，主流的編解碼格式在各個地區(qū)是不同的。在中國，MPEG-4和RM/RMVB是非常流行的，而在美國和歐洲，H.264和WMV則更加主流。同時視頻標準也越來越多，消費者用PMP錄制數(shù)字電視節(jié)目或移動電視視頻時需進行轉(zhuǎn)碼運算，如將MPEG-2格式的電視節(jié)目提高壓縮率進行錄制，或改變分辨率錄制成H.264的文件，這個時候，轉(zhuǎn)碼就顯得格外重要。

Blackfin平臺應用于PMP的優(yōu)勢

目前主要的便攜式多媒體播放器芯片供應商都可提供從硬件參考設計到開發(fā)工具、中間件和操作系統(tǒng)等一系列支持，而諸如TI、ADI等大廠在本土都有多家第三方設計公司和軟件合作伙伴進行方案支持，其中ADI公司基于Blackfin處理器平臺的解決方案以其優(yōu)異的性能功耗比和性能價格比成為眾多PMP廠商的理想之選。其在PMP應用中的優(yōu)勢體現(xiàn)在：

1. 會聚處理器的優(yōu)秀平臺

通常PMP硬件平臺的兩個通用選擇是MCU+DSP，或一個帶有硬件加速器的MCU。相對于單芯片結構，這些兩芯片的解決方案會占用更多電路板空間和增加系統(tǒng)成本；另一種選擇是SoC方案，在單個封裝上集成了MCU核和DSP核。通常來講，SoC會比MCU+DSP和MCU+硬件加速器的結構占用更少的電路板空間。因為MCU和DSP執(zhí)行不同的任務，兩個開發(fā)工具集和兩組執(zhí)行代碼仍是必要的。復雜的數(shù)據(jù)交換和程序進程協(xié)作仍發(fā)生在該MCU和DSP之間。即使使用這種單芯片SoC方案，系統(tǒng)級的復雜性仍是開發(fā)工程師和支持工程師不得不考慮的因素。

ADI公司提出高性能Blackfin處理器這一替代方案則是融合了MCU和DSP能力的“會聚”處理器。一個真正的會聚處理器應該在實時多媒體數(shù)據(jù)流的計算和面向控制的任務上進行優(yōu)化，而Blackfin是一個在單核結構上提供MCU和數(shù)字信號處理功能的定點處理器，允許在控制和信號處理上靈活劃分任務。覆蓋整個Blackfin陣容的相同的開發(fā)環(huán)境，使得開發(fā)和調(diào)試具有不同特征組合的PMP變得更快速、更便宜。

2. 成本與開發(fā)周期的表現(xiàn)

與其它消費類電子產(chǎn)品的趨勢一樣，在未來幾年里PMP將在更低的價格上實現(xiàn)更多的特征，使開發(fā)者和制造商更加關注成本和上市時間。處理器本身不是成本的最大貢獻者，必需的軟件開發(fā)在成本中占很大的比例——可以通過開發(fā)工具的使用、參考設計和第三方軟件來降低成本。越來越短的PMP產(chǎn)品生命周期同樣意味著對解決方案開發(fā)者壓縮研發(fā)周期?？赏ㄟ^處理器集成的外設和開發(fā)支持加速研發(fā)。

Blackfin作為一會聚處理器，提供了在單處理器和統(tǒng)一的工具鏈上工作的方式。此外，其軟件編程性能和外設集成使得不用增加任何物料成本就能增加新的功能。這樣使產(chǎn)品和特征差異化加快了，因為開發(fā)人員可以把精力集中在他們的應用軟件上，同時還可以利用由ADI開發(fā)的高度優(yōu)化的音頻和視頻算法和第三方提供的軟件模塊和參考設計。

3. 外設集成及動態(tài)電源管理

外設集成是Blackfin處理器的一個強勁的功能表現(xiàn)。通過提供帶有工業(yè)標準接口的高性能內(nèi)核，Blackfin節(jié)省了電路板空間，將昂貴的外部組件減到最少。開發(fā)成為流水線，因為開發(fā)人員不用花費任何時間在集成包括USB2.0高速OTG控制器、NAND閃存控制器、UART、SPI、串口、DMA主接口和并行外設接口上。

前面提到功耗是PMP設計中的一個門檻。因為多媒體特征和網(wǎng)絡連接需要消耗更多功率，同時消費者希望更長的播放時間和更小的產(chǎn)品體積和質(zhì)量。為延長電池壽命和降低功率消耗，通常芯片廠商會降低處理器的內(nèi)核頻率以匹配該數(shù)據(jù)流處理要求。由于不斷增加的PMP功能造成對處理性能進而對電源更大且變化的需求。Blackfin采用動態(tài)電源管理來調(diào)整核心頻率和電壓，從而在更低功耗下優(yōu)化性能。Blackfin可以在五種功耗模式下工作，即全速、活動、睡眠、深度睡眠和冬眠，每種都提供不同的功耗/性能表現(xiàn)。每種模式下，一個內(nèi)部的調(diào)節(jié)器為達到功耗最小化智能管理電壓。該電源消耗和性能比可達到250MHz 核心電壓下的0.16mW/MHz。

4. 突出的運算性能

像音頻一樣，視頻內(nèi)容也是很多不同的媒體標準、不同版本和不同視頻格式同樣存在。所以當PMP終端支持不同媒體格式和其他如Wi-Fi、移動電視和游戲的附加值的功能時，其內(nèi)容源非常廣闊。這時，轉(zhuǎn)碼成為有用且必要的功能，使下載的視頻可以不用在PC機上轉(zhuǎn)碼而直接轉(zhuǎn)換為在PMP上可觀看的格式。然而，與MPEG-2/4比較，如RMVB、Flash、H.264和AVS的算法的其他算法更復雜且消耗更多的處理器性能。

工作頻率高達600MHz(1.2GMMACS)，Blackfin處理器提供了處理復雜算法和功能的充裕運算性能。因為Blackfin同時帶來了實時信號處理和高清晰視頻編解碼、多種音頻和視頻格式和豐富的外設。開發(fā)者可以通過簡單修改軟件實現(xiàn)支持不同媒體格式和功能的PMP設計。而且Blackfin支持軟件可編程，開發(fā)者同樣可以融入更新的媒體格式和標準。同時，Blackfin還提供足夠的性能以融入一個處理Wi-Fi和互聯(lián)網(wǎng)用戶接口的無線協(xié)議棧和外設。

5．Lockbox安全技術

因為PMP的網(wǎng)絡互聯(lián)、千兆字節(jié)存儲以及便攜性在不斷增長。解決方案提供者和制造商想保護他們自己的如驅(qū)動、操作系統(tǒng)和用戶接口等的知識產(chǎn)權。個人數(shù)據(jù)保護和設備認證也加入考慮之列，因為社會網(wǎng)絡已演進為包含視頻共享和電子商務。通過在開始時就進行安全性設計，可以得到更強大的保護，同時使用硬件和軟件來保證包括密鑰、代碼和數(shù)據(jù)等安全資源的保密性和完整性。

通過Blackfin的Lockbox安全技術，解決方案開發(fā)者可選擇采用標準算法來認證數(shù)字簽名和使用一個安全的運行代碼和保護資源的處理環(huán)境。對安全區(qū)域的進入由硬件監(jiān)控。而且，借助Lockbox安全技術，開發(fā)者可以在每個Blackfin處理器上使用獨有的芯片ID來獨一無二地鑒別每一個設備。這個芯片ID可以和可信任的DRM代理商一起使用，來實施權利繼續(xù)或撤銷。另一個可能是當安全性受威脅時，使用芯片ID將OEM設備拉入黑名單。這個獨一無二的芯片ID同樣可以用于綁定一個處理器到一個特定的啟動代碼上從而防止設備被克隆。

成功的應用案例

基于以上種種特性，越來越多的應用商開始采用Blackfin處理器平臺為其高性能PMP設計提供支持。其中，愛國者推出的兩款便攜式媒體播放器產(chǎn)品：Aigo E898與E897，它們都支持RealVideo與RMVB(可改變之比特率)格式回放的完全廣播分辨率以及RealAudio、AVI、MP3、WMA、FLAC與APE。它們將這種功能稱作“MP5”級媒體播放。愛國者非常熟悉Blackfin處理器，因為它的許多媒體播放器都采用ADI公司的Blackfin處理器。這源于Blackfin處理器能夠縮短面市時間并降低產(chǎn)品設計風險，其內(nèi)在的可編程性允許快速的開發(fā)周期。同時，Blackfin處理器能夠提供高性能、低功耗、適當?shù)耐庠O與通信端口、合理的定價結構與至關重要的伙伴網(wǎng)絡。

Aigo E898與F965R是第一批能夠顯示利用RealVideo與RMVB格式編碼的完全的D1廣播分辨率視頻文檔的便攜式媒體播放器。由于視頻流的解碼是完全由軟件完成的，在Blackfin處理器設計中發(fā)揮重要作用的性能贏得愛國者的青睞，但之所以選擇Blackfin處理器還不只因為這些原始性能。便攜式電子產(chǎn)品制造商強烈地意識到電池中流出的每一比特電流都彌足珍貴。Blackfin處理器解決方案之所以脫穎而出是因為它能夠調(diào)制時鐘頻率和電源電壓，滿足不斷變化的性能需求，無論是解碼流媒體時的最大性能(如果需要)還是等待用戶選擇下一項任務時的低功耗待機模式。

在本文出版之前，愛國者將推出最新個人媒體播放器，它采用為移動應用而優(yōu)化的Blackfin 52x系列處理器。BF52x Blackfin處理器集高性能、高功率效率以及系統(tǒng)集成性于一體，實現(xiàn)了高度優(yōu)化的設計，性能不折不扣。BF52x Blackfin處理器內(nèi)置外設選擇性，為當今要求最苛刻的會聚信號處理應用提供最大的靈活性。其功耗僅為0.16 mW/MHz，工作頻率高達600 MHz，這些特性使得會聚信號處理應用可以在不影響電池壽命的同時，獲得較高的信號處理性能。

便攜式媒體播放器繼續(xù)向前發(fā)展演進。對未來產(chǎn)品中集成更高性能的需求將越來越多。電話、導航系統(tǒng)、媒體播放器與計算機等現(xiàn)有設備之間的界線正越來越模糊。數(shù)字電視、各類無線通信(包括個人、本地與衛(wèi)星接收)以及數(shù)碼相機與數(shù)字攝像機都為成為最終的便攜式消費產(chǎn)品的佼佼者而激烈競爭。這些發(fā)展趨勢要求在幾乎固定大小的設備中提供更高級的處理性能、更大的存儲容量、更多的功率需求。毫無疑問，像愛國者這樣的消費電子產(chǎn)品創(chuàng)新者將更加清楚地認識到，Blackfin處理器集功耗、性能、外設與通信端口、價格點與伙伴網(wǎng)絡優(yōu)勢于一體，是迎接這些挑戰(zhàn)的解決方案的最佳選擇。