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Blackfin家族添新丁,单核DSP作战高性能功耗比

2014/07/14
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Blackfin处理器ADI专为满足嵌入式音频、视频和通信应用计算要求和功耗约束条件而设计的新型16/32位嵌入式处理器,适合多格式音频、视频、语音和图像处理、多模式基带和分组处理、控制处理以及实时安全等融合式细分应用。

Blackfin基于微信号架构(MSA),它将一个32位RISC型指令集和双16位乘法累加(MAC)信号处理功能与通用型微控制器所具有的易用性组合在了一起。这种处理特征的组合使得Blackfin处理器能够在信号处理和控制处理应用中均发挥上佳的作用——在许多场合中免除了增设单独的异类处理器的需要。

2012年,ADI面向高级汽车辅助驾驶系统、工业机器视觉和安防/监控系统推出了双核的Blackfin处理器ADSP-BF60x系列。日前,ADI带来了Blackfin处理器的最新一代产品ADSP-BF70x系列,在扩展和平衡Blackfin家族单双核产品的同时,目标指向智能楼宇和音频处理两大快速增长领域。

ADI Processor-DSP部门亚洲区域经理陆磊表示,BF70x作为一款单核的处理器,最显著的特点就是功耗非常低。BF70x在同样的主频或性能下,功耗大约是竞争对手产品的一半。

俯瞰消费电子到工业应用的各个领域,实时性能、功耗以及系统集成度已经成为了各类处理器共通的三大需求。其中,随着系统的集成度越来越高,复杂系统对安全性、健康性以及稳定性的要求就越来越高,这就需要能够融合且平衡的满足这些需求的处理器。

两大目标领域:智能楼宇和音频处理

  • 智能楼宇

据预测,到2018年智能楼宇将带来超过500亿美元的市场,全球超过2亿的传统PIR传感器监测系统将在今后的五年内逐步转向高级的监测系统,例如CMOS成像器+DSP处理器的方式。后者的好处是,楼宇系统可以检测到房间内是否有人,并智能的控制房间的电灯、空调等设备,从而整体降低楼宇的能源消耗。

但是,多传感器和DSP带来的供电问题一直是智能楼宇产品的发展阻碍,所以低功耗的、具备无线功能的智能器件成为了推动该市场的关键。

 

  • 音频处理

全球的音频市场究竟有多大?

从2013年的情况来看,全球搭载电子器件的乐器销售额已经超过了27亿美元,吉他效果器的销售数量达到了126万台。2010年以来,在行业经济下滑的情况下,手持式数字记录器的单位销售额却同比增长5%,且电子舞曲乐器市场呈现爆炸式增长,其中数字DJ混音器和控制器相比2010年增长了三倍,年销售额已经超过1亿美元。

凭借技术的快速发展、音效器成本的降低以及社交网络的普及,加之音乐爱好者一贯的“宁愿不吃饭,也要买新效果器”的精神,预计全球电子乐器的销售额还会大幅攀升。

陆磊表示,ADI的Blackfin和SHARC两大处理器系列一直在音频处理市场占有很强的地位,主要的应用就包括电子音效器、音视频接收器、数字手持录音机等。另一方面,随着汽车制造商对日益严厉的节能标准做出反应,有源噪声消除系统正在成为一个重要的音频应用领域。

汽车中的有源噪声系统因为需要通过布置多个麦克风数字信号处理单元来控制噪声,所以带来了一些器件成本的增加,但却降低了整车在隔音设计上的成本,同时整车的重量、能耗方面也可以降低,所以从长远来看,车内有源噪声消除系统符合绿色能源发展的趋势。

“为了满足用户对音频处理的高要求,设计人员更倾向选择32位的低功耗运算处理系统,所以BF70x非常适合以上提到的各类音频应用。”陆磊强调说。

单核作战,主攻高性能功耗比

相比基于Blackfin内核的上一代产品,BF70x可以支持单周期2个16位或一个32位的复数运算、增设1MB容量的SRAM以及400MHz主频下实现低于95mW的超低功耗。所以BF70x在性能上总体提升了20%以上。

ADSP-BF51x与ADSP-BF70x结构对比

 

陆磊解释说,400MHz主频下低于95mW的功耗在业界属于遥遥领先的指标。由于BF70x采用了新的内核和工艺,所以它在400MHz、800MHz等主频下的功耗都只有竞争对手的一半。同时相比上一代BF51x的单核产品,BF70x的功耗节省了35%。

此外,BF70x通过片内的硬件加速单元实现加解密、认证等计算,从而使客户免于担心软件和算法被盗版的问题。

陆磊补充说,实际上BF70x可以支持数字签名功能。往往黑客在用户的代码中加入自己的代码,但有了数字签名后,硬件计算后一旦发现两个数字签名不匹配,程序便会停止执行,并判定为有人加入了恶意代码。这样一来,代码在使用中可以保证一定是原始的,任何的改动都无法使程序进行下去,而它是目前简单的128、256等加密方式所无法实现的。

外扩方面,BF70x集成了更多的接口,包括USB 、SD、CAN和DDR2。针对一些传统的接口,BF70x开始支持4通道的SPI,吞吐速度可以达到每秒25MB,这就比传统的SPI快了很多。

ADSP-BF70x功能框图

 

客户服务策略:扩大第三方网络

针对BF70x产品,客户可以在ADI推出的CCES(Crosscore Embedded Studio)集成软件平台下,统一完成所有的调试、编译等工作,并可享用到BF70x的评估板和配套的JTAG仿真器。此外,BF70x在代码方面完全兼容于上一代的Blackfin,客户可以进行无缝的移植。

基于Blackfin上市十几年来的经验积累,ADI目前已经可以提供成熟的软件库供用户进行下载和系统的搭建。以音频处理为例,BF70x目前支持杜比DTS的编解码器。只要客户拿到杜比DTS的授权,ADI便可以免费的提供BF70x以及Blackfin其他系列的软件库。

免费的软件库还包括MP3、WMA9,以及后期处理的异步数据转换、均衡器等,所有的音频乃至视频、图象处理的软件库都可以在ADI官网中找到。

除了刚才提到的软硬件支持,Blackfin系列还积累了丰富的第三方资源,并逐步扩张。目前国内的远景蔚蓝、东方迪码已经是ADI的长期第三方伙伴,一起为客户提供从工具到算法的系统解决方案。

目前,BF70x在千片订量下的单片价格为3.99美金起,已经开始提供样片,预计在明年实现量产。

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亚德诺半导体全称为亚德诺半导体技术有限公司(analog devices,inc.)简称ADI。是一家专营半导体传感器和信号处理ic的卓越的供应商,ADI将创新、业绩和卓越作为企业的文化支柱,并基此成长为该技术领域最持久高速增长的企业之一。ADI是业界卓越的半导体公司,在模拟信号、混合信号和数字信号处理的设计与制造领域都发挥着十分重要的作用。

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