引 言

    隨著數(shù)字靜態(tài)相機(jī)（(Digital Still Camera, DSC）的迅速普及，通信功能正在成為該產(chǎn)品非常重要的特性，配置模擬調(diào)制解調(diào)器已成為DSC相機(jī)的通用通信手段。模擬調(diào)制解調(diào)器可用于以電子郵件附件形式傳遞一個(gè)或成組圖象，將圖象上載到基于網(wǎng)絡(luò)的圖象服務(wù)器，將圖象傳輸至打印機(jī)，或者將成組圖象下載到DSC相機(jī)的LCD屏上觀看，也可通過(guò)NTSC/PAL輸出端將DSC相機(jī)的輸出傳送到電視機(jī)屏幕上。

    目前，DSC相機(jī)模擬調(diào)制解調(diào)器通信的結(jié)構(gòu)有兩種。一種是FotoNation公司的分立式因特網(wǎng)用器件（IIA）；另一種是松下PalmCam PV-DC2590相機(jī)采用的雙CF插槽。

    本文旨在探討在DSC相機(jī)上集成模擬調(diào)制解調(diào)器功能的更佳體系結(jié)構(gòu)。

    調(diào)制解調(diào)器體系結(jié)構(gòu)

    傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器結(jié)構(gòu)依靠一個(gè)微控制器、一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）和一個(gè)編解碼器接口執(zhí)行完整的調(diào)制解調(diào)器功能。微控制器的典型作用是處理操作系統(tǒng)接口及AT指令分析，執(zhí)行數(shù)據(jù)壓縮和糾錯(cuò)，并接通DSP。DSP根據(jù)不同的ITU標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制和解調(diào)所有的信息。調(diào)制和解調(diào)對(duì)DSP的計(jì)算要求是非對(duì)稱的；解調(diào)過(guò)程占用絕大部分處理能力，因?yàn)樗惴ㄐ韪鶕?jù)輸入的采樣流作出復(fù)雜的決定，來(lái)抽取實(shí)際數(shù)據(jù)。編解碼器在不同取樣速率下執(zhí)行A/D和D/A轉(zhuǎn)換功能。編解碼器也典型地集成了專用于揚(yáng)聲器應(yīng)用程序的A/D和D/A功能。這就是典型的以控制器為基礎(chǔ)的體系結(jié)構(gòu)。

    最近已出現(xiàn)分割式結(jié)構(gòu)，即在DSC相機(jī)的RISC微處理器上運(yùn)行微控制器功能，而讓DSP和編解碼器保持原先的功能。這種功能分割的優(yōu)點(diǎn)是可消除微控制器所需的RAM 和ROM，而且微控制器代碼可在DSC相機(jī)的RISC微處理器上運(yùn)行而又不致給后者帶來(lái)過(guò)重負(fù)荷。由于DSP仍然用于執(zhí)行全部處理密集型任務(wù)，因此該解決方案成為最佳的均衡處理方式。這種被稱為“無(wú)控制器”的體系結(jié)構(gòu)獲得科勝訊調(diào)制解調(diào)器的支持。

    另一個(gè)變通方法是將DSP功能遷移到DSC相機(jī)的芯片組，可以由RISC CPU承擔(dān)此功能，也可由嵌入式圖像處理DSP來(lái)執(zhí)行。在采用前一種方式時(shí)，RISC CPU負(fù)荷加重，因?yàn)樾枰瑫r(shí)執(zhí)行計(jì)算密集型任務(wù)及處理DSC相機(jī)的多種任務(wù)環(huán)境。這時(shí)仍然保留編解碼器，不過(guò)還需要一個(gè)連接編解碼器的接口芯片。盡管從理論上說(shuō)這種架構(gòu)具有降低成本的優(yōu)越性，但是實(shí)際上，這種“軟件調(diào)制解調(diào)器”架構(gòu)并不能達(dá)到預(yù)期效果。

    將調(diào)制解調(diào)器DSP代碼轉(zhuǎn)移到處理圖象的DSP上運(yùn)行會(huì)造成另外一系列問(wèn)題，主要是因?yàn)檎{(diào)制解調(diào)器與圖象要求執(zhí)行的信號(hào)處理任務(wù)具有正交性。處理圖象的DSP典型結(jié)構(gòu)不適合處理調(diào)制解調(diào)器位流信號(hào)，或者說(shuō)處理效果不佳。

   下表概要列出不同調(diào)制解調(diào)器體系結(jié)構(gòu)的利弊

    DSC相機(jī)的RISC微處理器

    目前市場(chǎng)上的DSC相機(jī)微處理器工作時(shí)鐘速率在60至80 MHz 之間，因?yàn)檫@些都是基于RISC的微處理器，假如每個(gè)時(shí)鐘周期的流通量為一個(gè)指令，因此通常的速度為60-80 MIP。其中有些微處理器具有乘法累加（MAC）指令的DSP輔助功能，這對(duì)于篩選或換算等數(shù)字信號(hào)處理算法具有決定性意義。在一些處理器上，MAC指令可在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行，而另一些處理器則需要多至5個(gè)周期。無(wú)法單周期執(zhí)行MAC指令的處理器不宜用于軟件調(diào)制解調(diào)器，因?yàn)檫@要加重DSP的處理負(fù)荷。而目前市場(chǎng)上供應(yīng)的大多數(shù)DSC相機(jī)都采用不能執(zhí)行單周期MAC指令功能的微處理器。表2是目前普遍采用的DSC相機(jī)的結(jié)構(gòu)元件。

    只有在微處理器處于滿負(fù)荷的情況下才能實(shí)現(xiàn)60-80 MIP速率。為此，微處理器集成了單芯片緩存器。不過(guò)，這些緩存器通常為定制產(chǎn)品，而且容量?jī)H為4kB。根據(jù)實(shí)施情況，緩存器的遺漏率在15-30%之間。在發(fā)生遺漏時(shí)，從主存貯器中提取數(shù)據(jù)或指令的代價(jià)頗為昂貴，這就會(huì)降低微處理器履行密集型DSP處理的效率。

    采用速度更快的微處理