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应用处理器AP概述
移动终端芯片其他部分见“一站式了解智能终端处理器”。
功能机时代,扩展手机特性是在基带芯片上进行,手段包括:升级基带芯片获得更强的计算能力、电路进行重新设计以增加功能如照相机和SD卡扩展、编写并执行新应用程序等。如此一来,基带芯片现有的功能都要彻底地重新验证,即使它们以前进行过测试。此外,程序代码的规模也将非常大而且很复杂。多功能手机中,DSC、MP3、游戏和视频等应用百花齐放,只用基带芯片实现这些功能将显著增加CPU的负荷并影响通信处理性能。因此单芯片方案导致开发和调试的时间拉长,并最终增加开发的成本。
随着技术的发展和市场的推动,移动终端迈入双处理器平台智能机时代-应用处理器作为主控CPU,相当于传统PC,运行一个操作系统管理移动终端所有硬件资源、支持应用程序拓展;基带处理器则负责移动接入、电话等传统移动终端功能。双处理器架构分AP、CP分离和SoC集成两种模式,具体参见博文“智能终端双处理器架构”。
应用处理器(AP)适合于扩展手机功能,而且采用模块化架构的AP子系统可重复用在不同移动系统制式的手机。通过采用模块化的AP架构,曾经占用过多CPU资源的多媒体功能应用程序可以在AP上执行。现有手机上的大部分代码和电路只需稍加修改就可重复使用。软件工程师因而可以将精力集中于开发新的应用程序。这些应用程序只需在AP上开发和调试。本文描述了对AP的要求以及AP与现有基带芯片的整合。
图1是一款AP、CP分离式智能终端中的主要功能电路和芯片组示意图,从中可以看出所有的硬件组件都由AP操控,应用处理器电源管理是为了节电设计的电源控制。CP的特殊性需要独立的电源管理组件。图2是ARM架构上的典型AP的内部基本构成,AP上可能集成了专门用于图像处理的GPU。GPU更加注重图像处理方面,CPU则担负着整个电脑的协调工作。
以模块化架构的形式,AP构成一个子系统并与基带处理器隔离开来。音频编码/解码器可以连接到基带或AP处理器上,具体做法取决于所涉及的难度。SD/MMC卡连到AP以便在外部存储数据。片上的NAND/AND闪存可用于存储除引导加载器之外的数据和主程序。NOR闪存也可用于存储主程序和引导加载器,这取决于成本。SDRAM作为运行存储器,对处理图像数据的多媒体应用来说,它应该很大。
图1 应用处理器AP模块化架构
图2 典型ARM架构应用处理器
为了管理和使用基带处理器,AP必须具备一些特殊的功能如基带引导和bypass功能。
1,基带引导功能
AP必须能够引导CP的启动和恢复,通常CP的Boot引导程序和RTOS软件包存储在NAND/Nor闪存上。上电启动或者重启时,AP的引导加载器该能支持CP将Boot代码、主程序从数据闪存加载到SDRAM,并最终运行、完成CP启动。同时AP还应该支持CP的调试,存储和管理工程模式下CP可能的调试Log。
2,Bypass功能
当智能终端连接在PC被当做无线modem使用时,AP可处于睡眠状态,这就要求AP支持Bypass以使CP和PC可以直接通信。另外Bypass特性还可使得基带处理器可以直接访问LCD,即使该AP处于节电模式下。