创新嵌入式技术助力便携式消费电子迈向更高台阶

上网时间: 2008年03月01日? 作者:孔文? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:嵌入式? 电源管理? 蓝牙?

即将到来的2008年奥运会让逐渐走向饱和的便携式消费电子市场迎来了又一轮快速发展的?潮。随着人们物质生活的提高,简单的照相、音/视频欣赏已不能满足大众的需求。如何突破技术瓶颈,为消费者带去更优质丰富的体验,从而赢得市场先机是终端设备厂商们最为关注的话题。

众所周知,对于便携式消费电子来说,优质的视频显示效果、产品差异化的实现以及更长的电池使用寿命是终端设备厂商们近年来一直追求的目标。本文将从这三点入手,对面向便携式消费电子应用的最新半导体技术发展状况进行分析。

MPEG4不再一统天下,视频格式“百家争鸣”

奥运会是发展高清视频的契机,这已在业内达成了共识。因此,在形势如此大好的今天,推出具优质视频显示效果的便携式消费电子也成了终端设备厂商的头等大事。消费者已经不再满足仅仅只能播放简单的MPEG4格式,FLV、Real和RMVB都是时下颇受欢迎的视频格式。这些格式不仅可以直接从互联网下载,内容源也相当丰富。面向便携式应用的处理器厂家也深深了解到了这一点的重要性,纷纷加足马力开发出各种支持多种视频格式、并具优质显示效果的处理器产品。

早在IIC 2007(深圳)展览会上,爱国者便推出了一个名为“MP5”的便携式媒体播放器,爱国者之所以叫这款播放器产品为MP5,是因为它解决了MP4的一个技术瓶颈:支持rm/rmvb等Real公司的流媒体格式的播放,而这一技术瓶颈的突破,当归功于Freescale的i.MX31产品。i.MX31推出这一年多来,被广泛应用于媒体播放器、手机等产品设计中。从最初的Toshiba gigabeat、到Microsoft轰动一时的Zune,再到现在爱国者的MP5,i.MX31逐渐向人们展示了其技术内涵。 i.MX31处理器基于ARM11平台,采用Freescale的Smart Speed增强技术,能够最大限度地提高有效周期/指令(eCPI),为低功耗/性能比的移动娱乐解决方案建立新的基准。该处理器支持MPEG-4,H.263编解码,其CPU 为266MHZ,系统133MHZ,提供16/18彩色LCD控制器,支持VGA。 Real公司的rm/rmvb等流媒体格式具有体积小、清晰度高、片源丰富等优点,但是长期以来,支持Real格式的播放一直是便携式媒体播放器的技术瓶颈,在i.MX31平台下,便携式媒体播放器终于实现了这一突破。

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叶国华
亚洲区市场总监
矽玛特

矽玛特(Sigmtel)于2007年6月份也推出了一款支持多种视频格式的多媒体处理器STMP3700。据该公司亚洲区市场总监叶国华介绍, 这款便携式多媒体解决方案只需一块小型400mAh锂电池,就能以每秒30帧的运行速度播放六小时以上的MPEG-4简化视频文件。STMP 3700产品系列不但能够支持MPEG-4(含Divx及Xvid支持)、H.26?和30 fps QVGA WMV等多种格式,实现流畅稳定的视频播放,还可支持Microsoft PlaysForSure 2.2x及Vista版本。该产品系列还可提供市场上最广泛的NAND闪存解决方案,并将不停增添新出现的闪存技术。此外,矽玛特还提供完整的系统,能够帮助客户缩短开发周期,更加快速、经济地把新产品推出市场。目前安迈信、蓝魔、福兴达、深圳天鹏盛电子等多家中国知名的OEM和ODM厂商都正与矽玛特就STMP3700产品技术展开了合作。

差异化成永恒主题,无线技术为终端设备加分

目前市面上的便携式消费电子设备种类繁多,让人眼花缭乱。为了不要让功能手机、智能手机、PDA以及PMP等产品重蹈MP3市场混乱、厂商大打价格战的覆辙,许多终端设备厂商都从产品差异化入手,来保障产品的竞争力。然而,在便携式消费电子功能逐步走向融合的今天,终端设备集成的功能越来越多,寻求“差异化”也变得越来越困难。不过,在2007年,微软推出了具备Wi-Fi功能的ZUNE播放器,而据传苹果也将推出带有Wi-Fi功能的新款iPod之后,一时间,所有的终端设备商们都开始寻求用无线技术为自己的产品加大竞争的砝码。除了Wi-Fi以外,蓝牙、GPS等技术也成了众终端厂家追捧的对象。

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吴松如博士
中国区总经理
CSR

嗅觉敏锐的嵌入式半导体厂商早已预料到这一转变,纷纷推出了相关的半导体产品。CSR中国区总经理吴松如博士表示,该公司用于蓝牙的BlueCore技术和用于Wi-Fi的UniFi技术是针对手机、笔记本电脑和便携式多媒体设备应用的理想选择。其中,CSR的BlueCore系列单片蓝牙IC无论在尺寸、无线电性能和功耗上都是业界领先级的。发布于今年年初的BlueCore6是CSR公司第六代BlueCore,功耗较之前的产品降低了40%,并改进了ADPCM语音编码功能。CSR公司也是唯一将一个高性能6?MIPS数字信号处理器(DSP)集成到其蓝牙硅中的公司。BlueCore5-Multimedia带有强大的嵌入式DSP架构,让消费者可以添加高性能音频或语音改进软件来提高其最终设计的性能和功能。除了CSR自身的DSP所提供的功能外,CSR公司还给一些低成本的ROM芯片嵌入了FM广播功能,专门面向手机用户。CSR的UniFi系列单片Wi-Fi (802.11a/b/c和802.11b/g等版本)则专门为便携式设备而设计,使之能够使用蓝牙之外的无线连接方式。UniFi 1-Portable (802.11b/g)采用了和BlueCore一样的设计理念,是市场上功耗最低的Wi-Fi方案,而且它的尺寸只有5.8x6.4mm,可以轻松集成到更小的电池供电型产品中。同时,CSR公司目前也正在开发用于手机的全球定位系统(GPS)技术,具介绍,CSR的GPS技术可适用于低中端手机、智能手机和PND等大众型嵌入式移动产品。

电源管理、低功耗设计双管齐下,“榨干”每一库仑电荷

电池使用寿命是便携式消费电子设计的一个关键考量因素,它与设备系统本身的功耗息息相关。电池使用寿命不仅决定着消费者的实际体验,还关系着设备功能的集成度。一般来说,一次充电用满24个小时是最起码的要求。然而,目前很多半导体技术都可以帮助终端设备远远超过这个基本要求。主要靠两种方法来实现这个技术突破:一是电源管理芯片的性能提升。如美国国家半导体(NSC)、凌力尔特(Linear)、德州仪器(TI)、安森美半导体(On Semiconductor)、美信(Maxim)等公司最新推出的各种优质电源管理技术。另一种则是处理器芯片本身的优秀低功耗设计。

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祁骅天
亚太区副总裁暨董事总经理
美国国家半导体

电源管理芯片方面,以美国国家半导体的PowerWise技术为例,该技术创新地使用自适应电压缩放(Advanced Voltage Scaling-AVS)这种闭环电压控制系统,采用了一个片上传感器判定最低可接受电源电压,因此可大大降低功耗,也可以对温度和过程偏差以及电压调节器的精度偏差进行补偿,使电压明显降低,从而实现最佳功率效率,最高可以省电70%。为了方便客户进行高效率的电源系统设计,美国国家半导体还在1999年推出了WEBENCH网上仿真测试工具。据美国国家半导体亚太区副总裁暨董事总经理祁骅天(Martin Kidgell)介绍,该公司近期为WEBENCH设计工具添加多个新亮点。例如,新添加的“性能按钮”可让用户轻易优化其电源供应系统设计,而且用户选用设计方案时,可特别指定以效率还是以方案体积为决定性的考虑因素。此外,WEBENCH还添加了可支持LED设计的新工具。客户只要选定LED的配置,WEBENCH便可为客户挑选最适用的LED驱动器,让客户可以马上进行模拟测试。

除了以上单纯的电源管理技术外,半导体厂商也在低功耗处理器设计技术上下足了功夫。例如模拟器件公司(ADI)新近推出的Blackfin ADSP-BF52x,该产品利用了内部电压调节器,并改进了制程,来增强Blackfin的动态功耗管理功能,将片上功耗调整到和执行功能所需的MIPS相匹配。BF52x系列给开发人员提供了各种功能选项,来将MIPS、功耗及价格与其特殊应用相对应。

事实上,除了上面所叙述的两种方式外,半导体厂商还在寻求利用集成的方式来降低系统功耗。奥地利微电子采取了将音频和电源管理器件集成在一起的方式来达到降低功耗、减小占板面积的目的。该公司是唯一一家将大电流开关DC/DC转换器和高压电路与精度高性能音频DAC、ADC与放大器集成在单个IC上的半导体厂商。到目前为止,已有超过1亿件这样的集成产品应用于各类移动设备。以其AS3543为例,该芯片是一款灵活和高度集成的音频和电源管理器件,包括带线路音频输出和输入的低功耗立体声音频DAC和ADC、麦克风输入、具有直接驱动性能的耳机放大器、锂离子和其他通用型电池充电器、高效DC/DC降压型电源转换器、LDO、超低功耗RTC、电池开关和高压背光电源单元等功能。DC/DC转换器支持动态核电源管理技术,有助于提高各种电流负载的效率。

现如今,融合更多的功能也是便携式消费电子设备厂商们孜孜不倦所追求的目标。音乐、视频、电话、导航、相机、蓝牙、FM广播、日历和互联网浏览器等等功能让人们的生活变得更加丰富而便捷。然而,在紧追市场需求的同时,终端设备厂商还需要留意一些潜在风险的发展,如NAND闪存供应变化等,应及时做出库存调整,以免给便携式消费电子产业链带来连锁打击。


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相关信息
  • 关于电源管理
  • 电源管理是指如何将电源有效分配给系统的不同组件。电源管理对于依赖电池电源的移动式设备至关重要。通过降低组件闲置时的能耗,优秀的电源管理系统能够将电池寿命延长两倍或三倍。电源管理技术也称做电源控制技术,它属于电力电子技术的范畴,是集电力变换,现代电子,网络组建,自动控制等多学科于一体的边缘交叉技术,现已经广泛应用到工业,能源,交通,信息,航空,国防,教育,文化等诸多领域。

  • 蓝牙是什么
  • 蓝牙是一种支持设备短距离通信(一般是10m之内)的无线电技术。能在包括移动电话PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。蓝牙的标准是IEEE802.15,工作在2.4GHz频带,带宽为1Mb/s。

  • 关于嵌入式设计和嵌入式系统
  • 一般来说,嵌入式系统是“执行专用功能并被内部计算机控制的设备或者系统。嵌入式系统不能使用通用型计算机,而且运行的是固化的软件,用术语表示就是固件(firmware),终端用户很难或者不可能改变固件。”人们很少会意识到他们往往随身携带了好几个嵌入式系统——手机、手表或者智能卡都嵌有它们,而且他们在与汽车、电梯、厨房设备、电视、录像机以及娱乐系统的嵌入式系统交互时也往往对此毫无觉察。嵌入式系统在工业机器人、医药设备、电话系统、卫星、飞行系统等领域扮演了一个更为重要的角色。正是“看不见”这一个特性嵌入式计算机与通用PC计算机相区分。

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