“科技发展需和生活息息相关才有意义!”郑永晖以IT的发展为借镜,想当初PC的CPU时钟速度刚达到1GHz时,曾带给消费者多大的兴奋,原因就是刚好及时切中当时使用者的需求;之后纵然技术上再有不断的进展,一路来到4GHz,但带给消费者的满足程度却是逐渐下降的,甚至不一定能唤起他们购买的需求。以做放大器优化系统模块起家的ADI很早就留意到这点,所以除了致力于“能给客户什么样的解决方案?”外,更用心关注“能帮助客户推动什么东西?”
MEMS的大行其道便是一例。以目前被炒得正火爆的汽车电子和生物医疗应用来说,不管是用于胎压检测或医疗行为的传感器,正因为与人身安全关连甚大,所以潜在商机可观,也使模拟元器件的前景连带看俏。郑永晖认为,现今的电子世界是由3个同心圆所组成:以数字为核心,中间是连结转换,最外围却是广大的模拟领域;特别是模拟这一块,将会以更大的速度增长,因为:虽然是处在数字时代,但只要与人的五官相关,最终还是须回归到模拟世界。再回头和PC的发展印证似乎也是如此,犹记当年Pentium I问市时,主板上几乎看不到任何模拟元件,甚至看不到一个负责电压转换的LDO;但到了Pentium II时代,模拟元器件已俏然占据了约20%~25%的主板面积。
经过40年市场的洗礼与多次商业购并,如今的ADI不仅在原有模拟基础表现突出,在数字信号处理上也渐受肯定,致力为系统开发商构筑完善的产品组合(Product Portfolio)。2003年Blackfin数字信号处理器的出现,更在业界引起不小的波澜;让以前只能通过专用集成电路(ASIC)或硬线芯片组才能实现的功能有了转机。Blackfin兼具DSP和MCU的功能,具有先进便携式设备所需的信号处理效能与低功耗,且提供执行多媒体应用如高品质的音频、视频和流媒体所需的处理能力,无需搭配单独的应用处理器。Blackfin支持Linux、ThreadX和Nucleus等嵌入式操作系统,发展至今已有8个家族系列。

紧扣汇聚处理需求缺口
ADI公司汇聚平台和系统部总经理John Croteau对ADI的Blackfin处理器做了市场定位。他表示,若将整个嵌入式MCU/DSP市场划分成3大块:可编程DSP(包括手持设备DSP和GP-DSP)、ASIC DSP和无处不在的微控制器MCU,目前市场上不乏专精的佼佼者,但ADI的强项在于“汇聚处理”部分;虽然在高性能DSP应用可编程器件早已司空见惯,但在兼具DSP和MCU功能的汇聚处理器件上因成本和功耗始终居高不下,迟迟未见FPGA的踪影。ADI的Blackfin系列一开始即锁定高性价比为发展策略,积极与Intel合作以x86 RISC架构为基础,共同开发的微信号架构(MSA),在最受业界关注的性能指针、功耗和价格上都有显著的突破,未来甚至可供作WiMAX的处理器之用。
“汇聚”可谓是近来当红的一个用语。一个汇聚的网络可提供三合一播放(Triple-play)—将数据、语音和视频传送至终端用户,也将分组路由、网络电话和数字媒体紧紧连系在一起;这样的趋势,也为Blackfin在IP-STB(机顶盒)的应用带来了相当的机遇。目前的IP-STB架构仍多以1个CPU加上1个DSP/ASIC的模式运作,将CPU用于运行OS、网络协议栈、中间件、数字版权管理(DRM)和其它应用软件,而DSP/ASIC则用于处理音/视频和图形等,二者的运行软件、开发工具和环境都是分立的,单是两个处理器本身的成本已够惊人,加上RAM、Flash等附加器件等成本林林总总相加,导致整体BOM成本居高不下。
ADI网络多媒体平台部东南亚地区市场业务经理沈珂博士指出,奠基于软件编程的Blackfin,除了拥有用于多媒体译码和用户应用的资源,可同时供作管理和信号处理之用外,它与一般的双核处理器不同,在性能上可完全采用动态配置为其最大的特点:当用于处理的需求较高时,该处理器90%以上的资源都可以被利用;当进行多媒体译码时,又可将所有需要的资源挪移过去。如此不但能降低总体硬件成本和软件的复杂度,这种使用1个单处理器并在2个任务之间有效的时间分片的配置,能显著提高产品效率,不会出现一个处理器异常忙碌、而另一个处理器大部分被闲置的情况。
基于RISC架构的Balckfin还具有多项优势:其字节寻址能力可符合实际工业标准,且其寻址模式是容易编译的;保护模式可提供监控模式和用户模式;提供16K高速缓存;优化的指令集适合高性能的16bit/ 32bit/ 64bit的代码密度。另一个重要的优势在于,不同于部分厂家只提供硬件编程、灵活性相对较小的作法,ADI可提供软件参考设计方案。为此,ADI特别苦心构筑相关产业生态系统,积极和第三方IP公司串连,企图全面照顾客户从设计发想到产品成功上市的各环节需求。
生态系统影响甚巨
过去独立DSP模式已逐渐走到今日嵌入式处理器模式;惟有汇聚处理生态系统需涵盖控制、信号处理和媒体处理,方能满足系统开发者的需求。完善的生态系统所能给予客户的好处在于:设计人员可以继续使用他们熟悉的工具在原厂产品上编程,缩短产品投放市场的时间,以争取最佳获利时机。同时可解决系统开发人员在工程可用性或能力方面的间隙(gap),增加知识分享以促进协作流畅度,从而推动新产品和技术创新。就供应商本身来说也是有利的:可加速水平市场覆盖的进程。

ADI汇聚平台和系统部业务拓展经理李川表示,希望通过ADI公司及其合作伙伴构成的网络获得的一批软件、开发工具、参考设计和教育中心等,促进应用ADI公司的DSP和嵌入式处理器技术快速开发。当然,量测也是不可或缺的一环;这也是ADI亦与美国国家仪器公司(NI)合作的动机所在,期能加快开发产品的时间并提升质量。通过NI公司的工业标准测试工具与ADI的Blackfin处理器的完美结合提高了设计和测试工程师的生产能力,让前、后段的开发人员能使用同一套工具完成设计、原型制作和测试工程,而这样的优势已获得Clampon公司的验证,Clampon公司副总裁和硬件开发经理、同时也是石油和天然气应用传感器专家Geir Instanes就曾评述说:“利用ADI公司的高性能处理器,并借助NI公司的LabVIEW图形化编程工具,我们能快速可视化嵌入式应用代码的实时运行状况并验证应用功能。”
过去,工程师们依赖一小部分专家通过低层的、基于文本的编程语言(例如汇编或C语言)为他们的嵌入式应用编程,如今工程师和科学家们现在可以在Blackfin或者NI CompactRIO嵌入式控制系统上使用LabVIEW进行仿真和快速原型,然后再部署到他们自定义的目标硬件,包括Blackfin专属而优化的分析和信号处理功能、集成的I/O(例如视频和音频DAC、ADC和CODEC),以及on-chip调试功能。工程师们可以使用直观的图形化数据流开发示例设计他们的应用系统,并将C代码集成到他们的LabVIEW图例,获得更多的功能。全新LabVIEW软件通过无缝地集成ADI VisualDSP++开发和调试环境(可实时、直观地进行调试,直接部署至Blackfin处理器),缩短应用所需时间,还能轻松地连接到NI测试测量硬件,在开发过程的初段部署外部仿真和测试算法。
为深耕中国市场,ADI与学界也有着紧密的联系。早在今年将总部移师上海地区前,ADI陆续在中国展开一连串扎实的合作推广;在上海交通大学、北京工业大学、深圳大学、成都中国电子科技大学、武汉华中电子科技大学、西安电子科技大学和长春吉林大学设有7个培训中心,并推动“大学计划”,在全国15所以上的大学院校落实视频各图像处理/数字音频广播/4G基站、通信和WiMAX/网络可视电话/三相电度表/汽车电子等多项重点研发工程。
其中浙江大学即已成功运用Blackfin家族的BF561处理芯片,在同一芯片上运行操作系统和视频处理,同时达到媒体处理(数字信号处理)──从摄像机视频输入到液晶屏视频输出,和控制处理(嵌入式处理)─驱动LCD、以太网和键盘等功能,可支持H.263/ H.264/ G.729/ G.723.1等格式,以及TCP/IP网络堆栈、浏览器、电子邮件客户端、安全性、uClinux(Micro-Control-Linux,针对微控制领域而设计的Linux系统)操作系统和H.323等多项协议。Blackfin处理器内的视频优化功能能够实现完全可编程的D1/VGA实时视频和多通道音频处理而没有专门硬件或异构双内核解决方案的复杂性或不灵活性。使用这种可编程的Blackfin处理器,能使用户开发的产品快速投放市场,并且很容易支持新兴的多媒体格式,例如,MPEG4,H.264和Windows Media。事实上,Blackfin处理器已在大众市场获得认同:
仪器仪表:获普源精电公司(RIGOL)采用,用作适合所有产品的单一平台,实现设计重复使用并简化了制造流程,而亿旗创新(eFLAG)也利用Blackfin处理器的RISC和DSP能力,为中国的大学开发出第一个汇聚处理平台教育套件,提供实验室多种应用。

