Wi-Fi和微型硬盤在便攜式產(chǎn)品中的應(yīng)用

無線應(yīng)用和個(gè)人數(shù)據(jù)存儲這兩個(gè)話題,無可置疑地正在成為現(xiàn)今便攜式產(chǎn)品市場中最熱門的話題。

無線應(yīng)用尤其是無線上網(wǎng),正在陸續(xù)地被便攜式產(chǎn)品所采用,有如SONY(索尼)公司最新推出的PSP(PlayStationPortable)，就增添了802.11b無線上網(wǎng)功能。而其它產(chǎn)品如PDA和智能型手機(jī)，更是搶得先機(jī)將802.11b加入其里面。802.11b不但可以用于無線上網(wǎng),它更是在便攜式產(chǎn)品領(lǐng)域里開拓了全新的應(yīng)用,如VoIP(VoiceoverIP)，就是幫助用戶通過無線網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)免費(fèi)通話。個(gè)人數(shù)據(jù)存儲同樣也得到大家得高度關(guān)注。從最近幾年來微型硬盤的迅速發(fā)展，我們就可以看到個(gè)人數(shù)據(jù)存儲在便攜式產(chǎn)品里的突破。

眾所周知，802.11從最起初的802.11b(11Mbps),發(fā)展至近年的802.11g(54Mbps)，它已成為無線網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。也有很多廠商開發(fā)了他們自己的標(biāo)準(zhǔn)以提供更高的帶寬，如SUPERA/G(108Mbps)。由于無線上網(wǎng)的飛速發(fā)展,802.11b提供的帶寬已經(jīng)難以滿足用戶的需求，而與此同時(shí)，802.11a/g在市場倍受關(guān)注，很多計(jì)

算機(jī)和筆記本電腦已經(jīng)改用802.11a/g,802.11a/g大有取代802.11b之勢。但是目前，尚無任何便攜式產(chǎn)品有采用802.11a/g的標(biāo)準(zhǔn)，原因何在？

由于無線應(yīng)用起初都是針對計(jì)算機(jī)市場,所以目前802.11a/g的接口都是采用CardBus或PCI/miniPCI。又因?yàn)镃ardBus和PCI/miniPCI是在計(jì)算機(jī)里最通用的接口，當(dāng)需要轉(zhuǎn)換到便攜式產(chǎn)品上時(shí),由于嵌入式處理器考慮到低引腳數(shù)和低功耗的因素,并沒有采用類似的接口,使它們不能連接在一起，設(shè)計(jì)人員不得不面對接口的兼容性這一難題。以QuickLogic公司為例，通過提供一個(gè)業(yè)經(jīng)驗(yàn)證的開發(fā)板和軟件，得以實(shí)現(xiàn)通過miniPCI來加802.11a/g。目前QuickLogic公司擁有兩種不同微處理器的參考設(shè)計(jì)板。第一是以Intel(英特爾)PXA嵌入式處理器為主的開發(fā)平臺,如圖1。它是一個(gè)以英特爾的MainstoneDVK(一個(gè)以PXA微處理器為主的開發(fā)板)為主的開發(fā)子板。此子板的主要接口是PXA處理器的VLIO(VariableLatencyI/O)。設(shè)計(jì)人員可以通過此子板和英特爾的DVK，連接任何以miniPCI為主的Wi-Fi模塊來進(jìn)行演示并把該設(shè)計(jì)整合到自己的設(shè)計(jì)里。QuickLogic公司的該EclipseII低功耗橋接解決方案待機(jī)電流僅為75mA,在文件傳輸時(shí)也只需12mA左右，而傳輸時(shí)帶寬最高可達(dá)到30Mbps。

第二個(gè)開發(fā)板是由QuickLogic公司和瑞薩科技合作開發(fā)完成的VoIP參考板,如圖2。它是一個(gè)完整的VoIP參考板，不但支持VoIP的完整功能，如聲音的傳輸，更可以通過彩色LCD板和802.11a/g的帶寬來支持影像的傳輸。它的按鍵也是以一般電話的取向?yàn)橹?使用戶可以很容易的就把此開發(fā)板納入到自己的PCB板圖里以縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

以上兩種參考設(shè)計(jì)板均采用了802.11a/g模塊，但在具體設(shè)計(jì)上仍存在不同。如圖3，基于英特爾PXA的參考子板采用的設(shè)計(jì)是邊帶存儲器的方式,其主要好處在于邊帶存儲器能夠提供較大的緩沖,從而實(shí)現(xiàn)提高帶寬。如圖4，瑞薩科技采用的是BUSMASTERINTERFACE,QuickLogic器件可以直接在這里存儲數(shù)據(jù)到處理器主存儲器里,而處理器無需直接參與數(shù)據(jù)傳輸。它同時(shí)具備了另一優(yōu)勢,就是在不用增加SRAM在PCB上的前提下，實(shí)現(xiàn)了空間節(jié)省和成本節(jié)約。

微型硬盤

微型硬盤市場正在迅速進(jìn)入成熟發(fā)展期，做為便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品的存儲媒介，它已得到市場的普遍認(rèn)可。在過去幾年間，微型硬盤存儲容量取得顯著提高，外形規(guī)格實(shí)現(xiàn)了小型化，其在便攜式消費(fèi)類電子產(chǎn)品中得到了很快應(yīng)用。盡管如此，微型硬盤依然面臨著重大的技術(shù)考驗(yàn),就是它的功耗消耗量。

目前微型硬盤的功耗量還是在便攜式產(chǎn)品里占據(jù)很大的部分，一般1.8寸的硬盤功耗消耗量就已達(dá)到400mA。如何通過降低硬盤的使用量以達(dá)到延長電池壽命已經(jīng)成為微型硬盤應(yīng)用的必要條件，而QuickLogic公司專門針對此項(xiàng)開發(fā)的微型硬盤開發(fā)參考子板為我們開啟了一條突破技術(shù)瓶頸的新思路。請參考圖5。

同英特爾MainStoneDVK為主的Wi-Fi子板一樣，該子板也同樣插在VLIO接口上。該子板的技術(shù)性突破，不僅是在提供參考設(shè)計(jì)給設(shè)計(jì)工程師，更是在提高系統(tǒng)帶寬和延長電池壽命的技術(shù)瓶頸處指明了出路。

目前，一般便攜式產(chǎn)品的鋰電池功耗量為1,000mAh左右，1.8寸微型硬盤的功耗量為400mA左右，當(dāng)其應(yīng)用在便攜式產(chǎn)品里的時(shí)候，這便成為一個(gè)很大的數(shù)字,它意味著該硬盤連續(xù)操作兩個(gè)小時(shí)后就必須再次充電。為了減少硬盤的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間,目前普遍采用的設(shè)計(jì)方法是加載一個(gè)SDRAM，先行下載到SDRAM里,然后在SDRAM里執(zhí)行命令。以MP3為例來看目前多數(shù)設(shè)計(jì)微型硬盤應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)MP3文件大小為4MB左右,播放時(shí)間4分鐘。蘋果公司的iPOD里有32MB的SDRAM，將32MB的MP3(8首歌)傳到SDRAM來執(zhí)行時(shí),硬盤可以停止運(yùn)轉(zhuǎn)32分鐘左右，由此實(shí)現(xiàn)了功耗節(jié)省。并且，當(dāng)直接在微盤執(zhí)行文件時(shí),存在著跳針的可能性，傳送至SDRAM來執(zhí)行就可避免一些跳歌的麻煩。

上述設(shè)計(jì)技巧存在兩個(gè)重要的環(huán)節(jié)。第一是如何把檔案從硬盤傳輸?shù)絊DRAM里，其次是如何提高傳輸時(shí)的帶寬。目前多數(shù)嵌入式處理器并沒有支持ATA接口(硬盤的標(biāo)準(zhǔn)接口,另一名稱為IDE),如同上述Wi-Fi一樣，它也需要一個(gè)橋接。QuickLogic采用的方法是將

一個(gè)完整的ATA控制器加到QuickLogic的器件里，在QuickLogic器件里的ATA控制器不僅提供所有有關(guān)硬盤傳輸,還帶有雙向緩沖(內(nèi)設(shè)SRAM)以提高帶寬,如圖6。另外該器件還內(nèi)置了SDRAM控制器,可以直接傳送文件到SDRAM，從而處理器通過無需直接參與文件傳輸過程借以實(shí)現(xiàn)降低處理器功耗。目前QuickLogic所提供的該設(shè)計(jì)已能達(dá)到每秒鐘10MB的傳輸帶寬，傳輸32MB大小的文件就可在4秒鐘不到的時(shí)間內(nèi)完成，毫無疑問，這可以確保達(dá)到降低功耗的功能。

總結(jié)

目前，Wi-Fi和微型硬盤在便攜式產(chǎn)品市場里尚屬起步階段，相信在不久的將來，隨著Wi-Fi模塊或微型硬盤和嵌入式處理器的兼容性問題得以解決，微型硬盤的功耗也會不斷的降低以能更適用于便攜式產(chǎn)品。關(guān)于微型硬盤的接口,目前CE-ATA規(guī)格說明書已定案,并有一些公司已經(jīng)開始開發(fā)依此接口為主的產(chǎn)品。CE-ATA提供一個(gè)既簡單又低功耗的接口,必將成為微型硬盤在便攜式市場里的一大突破。QuickLogic公司所提供解決方案瞄準(zhǔn)的是目前大家急需但難以解決的系統(tǒng)問題，尤其是在便攜式產(chǎn)品上的需求。思路為不僅提供可靠的開發(fā)的參考板,更幫助開發(fā)需要的驅(qū)動程序給用戶。通過提供業(yè)經(jīng)驗(yàn)證的硬件和軟件給用戶并協(xié)助集成和調(diào)試，以實(shí)現(xiàn)提高系統(tǒng)可靠性,減少產(chǎn)品面市時(shí)間。繼Wi-Fi和微型硬盤之后，QuickLogic將繼續(xù)開發(fā)SDIO,CardBus和任何在便攜式產(chǎn)品上會遇到的兼容問題。