夏普微電子設(shè)計了一系列基于arm內(nèi)核的單芯片系統(tǒng)（soc），旨在解決目前設(shè)計領(lǐng)域那些最有挑戰(zhàn)性的問題，其中包括如何平衡高性能與低功耗等。新一代pda正在越來越受到人們的關(guān)注。從簡單的個人信息管理（pim）到商用無線銷售終端（pos），在這些復(fù)雜設(shè)計中，工程師們正面臨著一些普遍的問題。產(chǎn)品上市時間、成本、功耗、體積的最小化是此類產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵因素，夏普的soc產(chǎn)品為其中的某些問題提供了有效的解決方案。本文對這些設(shè)計中的難題進(jìn)行了回顧，并且在夏普基于arm720t的bluestreaksoc的基礎(chǔ)上，介紹了一些解決方案�！　∠钠瘴㈦娮娱_發(fā)的基于arm內(nèi)核的bluestreak系列soc，針對那些高層次要求的外設(shè)集成和功能集成問題。當(dāng)工程師們在諸如linux那樣的開放源碼操作系統(tǒng)上進(jìn)行pda開發(fā)的時候，在功能、性能與功耗之間的平衡，面臨著很大的挑戰(zhàn)。雖然arm公司與許多世界知名的操作系統(tǒng)公司，如symbian,microsoft,palm等，通過密切的合作，對arm的體系結(jié)構(gòu)有著非常好的支持，但即便如此，設(shè)計工程師們?nèi)匀幻鎸χS多難題。

　　當(dāng)芯片廠商面對這些復(fù)雜的設(shè)計提供一個soc解決方案的時候，必須強(qiáng)調(diào)一個"系統(tǒng)級設(shè)計"的概念，而不僅僅局限于芯片本身。這意味著芯片廠商不僅要有適應(yīng)市場需求的芯片設(shè)備，還要能提供世界級的開發(fā)工具、評估板和驅(qū)動程序，以幫助設(shè)計工程師們縮短產(chǎn)品的上市時間。

　　電池壽命的長短也是決定一個產(chǎn)品成功與否的關(guān)鍵因素。消費(fèi)者并不喜歡經(jīng)常購買或者更換電池，一個便攜式產(chǎn)品在每次充電之后的使用時間應(yīng)該至少在8小時以上。芯片設(shè)計時應(yīng)該把功耗視為重要參數(shù)，arm內(nèi)核是面向低功耗的設(shè)計，它的mips/watt是所有同類產(chǎn)品中最低的。夏普的lh79520就是基于arm720t的產(chǎn)品，它能為工程師們提供若干種降低功耗的方法。lh79520產(chǎn)品能夠在幾種不同的耗電狀態(tài)下工作，從最高頻率下的全速狀態(tài)，到僅有一個32khz時鐘維持實(shí)時記時功能的休眠狀態(tài)。這之間有很多的控制方法，使設(shè)計者們有最大的靈活性來根據(jù)需要動態(tài)地控制功耗，做到以最小的功耗得到最大的性能。

　　要考察一個芯片的性能，我們不能只關(guān)注它的運(yùn)行時鐘頻率。在與mcu內(nèi)核協(xié)同工作的時候，許多相關(guān)因素都可以提升系統(tǒng)的性能水平。通過存儲器管理單元（mmu），許多操作系統(tǒng)都可以管理系統(tǒng)任務(wù)和系統(tǒng)資源。片上存儲器的集成可以使數(shù)據(jù)和代碼存儲在芯片內(nèi)部，訪問時間只需要單個周期；如果訪問片外的存儲器內(nèi)容則必須花上2-3個周期�？偩�帶寬可以根據(jù)應(yīng)用的需求而改變，高級系統(tǒng)常使用更寬的32位數(shù)據(jù)總線，而對性能要求不高的低成本系統(tǒng)則可以使用16位數(shù)據(jù)總線。lh79520集成了8kb的cache、32位sram和一個mmu來，支持72mhz的arm內(nèi)核。

　　工程師們在為一個cpu配備存儲器的時候，有著非常廣泛的設(shè)備選擇范圍。程序代碼可以存在外部的rom或flash中。但在通常的使用狀態(tài)下，代碼和數(shù)據(jù)需要放在ram里面，這種存儲器通常是外部的sram或者dram，存儲器的數(shù)量和種類隨著應(yīng)用程序的要求不同而不同，主要依賴于訪問速度、容量和成本等幾個因素。一個好的soc應(yīng)該有支持各種類型和各種容量存儲器的能力，例如夏普的lh79520就可以同時支持sram、sdram、flash和rom。

　　圖形用戶界面（gui）是pda的另一個常見特征。它們幾乎無一例外地都使用液晶顯示（lcd）。以前系統(tǒng)需要在cpu外面擴(kuò)展額外的功能以支持lcd，但現(xiàn)在夏普可以在soc芯片上面集成lcd的控制器，這種集成降低了芯片數(shù)目，電路板的面積和系統(tǒng)的成本。由于不同pda需要的gui要求可能很不一樣，lh79520產(chǎn)品集成了一個功能強(qiáng)大的lcd接口，支持單色和彩色stm、tft和hr-tft等lcd模塊。pda的差異性對lcd解決方案的需求也非常多，lh79520支持從120x160像素到最高800x600像素的lcd解決方案，同時還支持多種調(diào)色板和像素的彩色控制位。

　　pda除了上述這些比較通用的模塊之外，還有其他一些主要的功能。比如實(shí)時時鐘，可以用來驅(qū)動個人信息管理（pim）系統(tǒng)的日歷或pos終端的時間印記；紅外線通信可以在點(diǎn)到點(diǎn)的無線通信中使用；uart被用作高速的串行數(shù)據(jù)通信通道；脈寬調(diào)制器（pwm）在模擬音頻信號產(chǎn)生和電機(jī)驅(qū)動中得到廣泛應(yīng)用；等等。

　　soc芯片高性能、低功耗和豐富的外設(shè)支持等特點(diǎn)給pda工程師設(shè)計性能優(yōu)秀而成本低廉的產(chǎn)品帶來了極大的幫助。當(dāng)然，工程師們還必須得有一個高效的開發(fā)環(huán)境以支持他們的硬件和軟件開發(fā)。因?yàn)閍rm是當(dāng)今市場上risc芯片的領(lǐng)導(dǎo)者，有許多的公司為arm提供軟、硬件開發(fā)工具支持。像軟件方面就有許多集成開發(fā)環(huán)境（ide）和為各種操作系統(tǒng)移植的板級驅(qū)動程序（bsp）。工具的多樣性使得工程師們有余地選擇最適合于他們需求的工具，同時也允許軟件工程師和硬件工程師并行開展同一個產(chǎn)品的研發(fā)工作，有效地縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。

　　pda設(shè)計工程師采用像lh79520這樣的新型soc芯片，能夠得到許多的好處。高性能和低功耗結(jié)合的cpu給pda帶來了同樣的高性能和長的電池使用時間。同時，高度集成的芯