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Blackfin处理器使EDGE 设计更具弹性

Blackfin Processor Enables Flexible EDGE Design

美国模拟器件公司 Jose Fridman/Zoran Zvonar


EDGE无线标准

无线标准的演进不断推动底层技术的发展,通讯标准的演进不断迈向支持更高速率与各种不同的新服务与应用,所以必须找出能够执行这些复杂任务的硬件平台。

将GSM/GPRS的性能扩展至更高数据传输速率的EDGE无线标准是无线标准发展推动创新的硬件平台的一个很好的范例。高层协议仍然是在MCU平台上执行,而物理层对平台而言的挑战性最高。数据接收器设计是在EDGE终端操作时最具挑战性的任务之一,因为需要在频道译码的频道估算、同步化、同等化和软件位信息等不同要求中取得复杂的均衡。EDGE系统中直接影响数据接收器设计的主要新功能是增加了一组新的调变结构和一个新的连结适应协议。线性化的GMSK脉波成形功能是要确保最终的信号符合GMSK规范的频谱,这是EDGE所要求的条件之一。除了GMSK脉波成形之外,EDGE 8-PSK信号也会在每个字符都旋转3 /8。旋转的目的是为了去除EDGE 8PSK调变信号的零交越,以及使EDGE接收器具有盲调变结构侦测(blind modulation scheme detection)功能。

GSM/GPRS数据接收器设计在过去一直是系统开发中十分重要的部分。物理层部分包括智能特性,是无线终端解决方案中影响复杂度和功率的重要部分。这在EDGE中尤其如此:复杂的调制格式、不同的调变/编码方案,与连接适应都使得设计数据接收器显得更为重要。EDGE接收器的发展阶段遵循GSM发展的历史轨迹。在发展的最初阶段主要注重效能,以及降低复杂度的不同算法。第二阶段与产量相关,以较成熟的算法作为节省成本的解决方案。最后阶段,一方面具有大量计算能力的整合性解决方案激增,另一方面系统需求的增加,产生了各种增进效能的方法。不同的等效结构造成的效能差异远比GSM的情形要大得多,因此从一开始就要选择先进的同等效能增进方法。同时,若要使解决方案能够符合GSM/GPRS高级终端器的产品空间(尺寸、功率),复杂度也会相应增加。


以Blackfin为基础的软件方法

为了满足设计EDGE资料接收器时日渐增加的演算复杂度,ADI公司开发出AD6532数字基频(digital baseband)芯片组解决方案,AD6532为SoftFone MSP500产品系列之一,以新型的Blackfin处理器作为计算引擎(见图1)。加入Blackfin处理器的EDGE资料接收器成为一套软件模块,能够随着标准或形式需求而改变。Blackfin处理器是根据低功率核心所设计,使得MSP500产品线整体的功率曲线表现不但不亚于其它的数字基频芯片组,同时还能保持高度的弹性。

图1是AD6532系统的高阶方块图。右上方是Blackfin子系统,右下方是ARM子系统,而左方为外围设备子系统。

图1 (略)

完全由软件实现的EDGE有以下的优点:

能够不断更新而不会影响终端的硬件设计,同时兼顾FTA和IOA过程的效能。

符合最严苛的无线话机需求,是节省成本和功率的解决方案。

预留增添更多技术的空间,包括从增强EDGE效能的专用算法到未来的
ASIC解决方案等。

一般来说,许多频道和语音编码的功能都是多年以来由硬件的ASIC方法逐渐改变为软件的方式。这项变革最有可能是由于DSP科技的进步而引发的。比如说,除了EDGE资料接收器的8PSK部分外,有更多传统以格架结构为主的(Trellis-based) GMSK频道译码和等效功能,直到最近不久之前都还需要在DSP之外添加一些硬件加速装置。现在基于Blackfin处理器的MSP500内建功能已足以应付这些需求,而且不需要任何专门演算的硬件。

在图1中可以看到Blackfin子系统是由Blackfin处理器核心、L1程序和数据存储器(可设定为高速缓存或是SRAM)、内含的L2内存、Blackfin DMA控制器与外围设备(时序与事件处理器、Blackfin中断控制器、高速记录器及外部共同处理器接口)所组成。Blackfin子系统与SBIU交叉闩连结。子系统是以系统的最高速度为其时脉。由图中也可看出ARM子系统是由ARM核心、高速缓存和DMA所构成。系统内的最底层单芯片内存称为系统RAM,并可由Blackfin和ARM存取。其余的系统包括有通用连接的外围设备,可用在无线终端器中控制多数装置,以及控制模拟基频(Analog Baseband, ABB)和无线电系统。

AD6532最重要的特性之一是它建立在一组阶层式内存系统。从Blackfin处理器的角度来看,L1内存提供了有限度的快速无等待状态(Zero Wait State)储存空间。由于Blackfin要能以高速运作,而且L1内存是较为昂贵的,如果能以少量的快速内存来实现,在经济上将十分可行。较低阶层的内存能提供较大的储存能力,但是存取时间也相对较长。软件EDGE解决方案采用Blackfin处理器的高速缓存满足需求。

GEC 2004年 第11期
         
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