为了满足多媒体手机对大容量数据存储、与PC间高速数据传输的需求,赛普拉斯半导体(Cypress Semiconductor)正借鉴PC南北桥的成功模式,力推一种名为“西桥”(West Bridge)的嵌入式系统架构,并希望它成为多媒体手机外设控制器的行业标准,旨在实现手机与PC间音乐文件、照片和视频内容的快速传送,并支持不断出现的最新接口标准。

West Bridge借鉴PC南北桥,支持最新接口和解放主CPU

         新型West Bridge外设控制器系列起到了嵌入式CPU的“伴随芯片”的作用,以把CPU从数据密集型运算中解放出来。就像在PC架构中引入北桥和南桥以使主CPU能够独立于快速变迁的存储器和外设接口而发展一样,嵌入式系统也在朝着一种相似的架构发展,在该架构中,West Bridge器件将负责管理接口以及从主CPU特定的外设至外设通信量当中削减下来的工作负荷。 

        “15年前的PC产业中,控制存储器和外设,不同的厂商有不同的方案,缺点是开发时间长和成本高,后来业界统一为南北桥架构,使得主PCU可以独立于快速变化的存储器和外设接口而发展。目前以手机为代表的嵌入式系统,和15年前的PC产业一样,缺乏统一的架构,给处理器和OEM厂商都带来了不便。”赛普拉斯公司West Bridge业务部总监Alakesh Chetia解释说。

West Bridge Antioch实现了手机存储器和PC间数据快速传输

        赛普拉斯希望其West Bridge架构意在成为嵌入式领域的南北桥。Chetia表示,West Bridge的价值包括两个方面,一是符合最新的接口标准,弥补主CPU功能的不足,因为主CPU的发展速度不如外设和接口技术快,West Bridge使得主CPU能够支持最新的外设和存储。Chetia指出:“作为一种使我们的客户能够跟上不断变化的接口标准的方法,我们计划每9个月推出这些器件的一款新版本,每18个月推出新一代的控制器。”

        二是改进系统性能并减轻主CPU负担。West Bridge系列是基于Cypress公司的Simultaneous Link to Independent Multimedia(至独立多媒体的同时链接”,SLIMTM)架构,可管理外设、存储器和处理器之间的多条专用通路,旨在实现最大的数据吞吐量。除了提供了一条至那些主处理器不支持的接口的通路之外,SLIM架构还允许在一个接口与另一个接口之间进行直接且独立的数据传送,从而减轻了主CPU的工作负荷,并腾出其资源,用于提高系统性能。例如,当手机和PC之间通过USB进行数据传输的时候,West Bridge可以建立USB与存储器之间的专用通道,主CPU可以休眠,大大提升了数据传输速度,并降低了功耗。

首款Antioch控制器面向多媒体手机,集USB和存储控制一体

        West Bridge Antioch控制器是该系列中最先面市的一款,也是面向多媒体手机的专用外设控制器。它集USB和大容量存储控制于一体,它在高速USB 2.0与SD卡、MMC卡、HDDNAND闪存等最新手机存储器件之间提供了一条直接通路。通过完全解除主基带处理器所承担的USB和存储器管理任务,该控制器节省了至关重要的处理器资源,并使得移动手机能够在进行多媒体文件上载或下载、PIM数据的同步处理抑或把移动电话用作一个PC调制解调器的同时,维持完整的功能。

        Antioch器件也是Cypress SLIM架构的首演,该架构可管理专用通路,以使主处理器(P端口)、海量存储器(S端口)和高速USB(U端口)接口能够进行独立连接。这种创新架构与16个USB端点相组合,当移动电话与PC相连时,造就了同时使用模式和更加出色的用户综合体验。

SLIM架构管理外设、存储器和处理器之间的多条专用通路,提高了系统性能

        Chetia举例说,目前从PC下载100首MP3歌曲到手机超过1个小时,而采用Antioch器件需要不到5分钟。而且目前手机传输数据的时候,无法拨打电话,而采用Antioch器件,传输数据的时候手机同时可以上网和打电话。Chetia强调说:“Antioch控制器开创了多媒体文件的高速数据传送,而且并未妨碍作为手机‘主业’的通信功能。”

        Antioch控制器是一款专用的移动手机解决方案,具有一个低功率1.8V内核,用于支持1.8V至3.3V的I/O电压范围,从而实现了与多代手机处理器的无缝连接。它在单芯片上集成了8051控制器、高速USB、通用处理器接口和海量存储接口等元件,据称可以取代目前4个芯片。该器件采用100个焊球的小型fpBGA封装,占位面积仅6mm×6mm,焊球间距为0.5mm。Antioch控制器还支持标准的蜂窝电话频率(比如:用于时钟输入的19.2MHz和26MHz),从而免除了增设一个晶振的需要。

West Bridge能否成为业界标准架构?

        尽管赛普拉斯以喜欢推广自己的私有技术闻名,如WirelessUSB和PSoC等,但Chetia对记者表示:“我们不希望它成为一个私有技术,而是希望它成为业界标准,希望更多厂商推出类似的产品,使用的厂商越来越多了,才会成为业界标准,有利于整个产业的发展。”

        他强调说:“West Bridge绝对会成为一个业界标准,它正朝那个方向发展,预计2-3年内会被市场接受,正为行业标准。因为它给OEM带来好处,也给处理器厂商带来了好处,不用面对很多复杂的设计需求。”

        他介绍说,赛普拉斯在两年前就开始开发这个产品,一方面和处理器厂商保持沟通,另一方面也和OEM沟通,确保得到支持。目前Antioch控制器可以提供样片,预计07年一季度量产,50万片批量采购时的售价低于4美元,07年下半年采用这种技术的手机将上市,包括主流手机制造商。

        不过,West Bridge要成为业界标准,还面临很多挑战,主要有两点。一是手机处理器供应商众多,他们更喜欢私有技术,而不是开放技术;二是手机处理器集成了越来越多的外设控制器。

        对此,Chetia指出,各个手机处理器厂商确实喜欢私有技术,独占市场,但随着时间的推移,他们逐渐意识到开放技术对大家都有好处,比如在手机领域,高通也在向WCDMA上转。这需要一个过程。

        而对于手机处理器集成更多外设控制器的趋势,Chetia认为这并不会对West Bridge构成威胁。他向记者解释说,第一,在PC产业,英特尔也曾尝试集成更多的功能,但遇到了很多技术挑战,而在手机方面,例如USB PHY有很多模拟成分,集成并不是一件容易的事情;第二,处理器的生命周期可能是3-4年,而外设和接口技术发展快,处理器很难跟上,因此需要额外的外设控制器;第三,低端手机为了降低成本,需要更高的集成度,而中高端手机,需要不断支持创新技术,分立方式更好,West Bridge的目标市场就是中高端手机。