便携产品设计正经历着一次巨大的变革。开发人员不再设计产品,而是先设计平台,再在平台基础上衍生出一系列适应市场多变需求、功能各异的产品。这种变化可以概括为:
●设计需求日益复杂化——消费者对功能和性能的需求与日俱增,却要求原材料成本(BOM)和电池寿命可以保持不变;
●新品上市时间日益缩短——如今,已经不是一年推出一代新产品,更新越来越频繁。此外,市场被地域和人口分成了很多区域,每个区域需要的功能设置也不一样;
●设计预算正在缩水——过去几个大型设计团队交错设计不同新产品的方式已经过时。现在独立的小型设计团队必须能够迅速开发新产品。
开发人员过去采用的那些可以迅速生产差异化产品并提高产品性能的方法,现在的效果已不再尽如人意。比如,基于ASSP、ASIC或架构ASIC的设计需要超过一年的上市时间;而基于微处理器、通过软件实现差异性能和增强功能的设计方法也无法在固定成本下实现工程师所需的全部功能。
显然,便携消费市场需要一种新的设计方法——因此基于平台的设计方法应运而生。设计团队首先创建的是一个可以支持整套产品的基础平台,然后通过配置不同的功能来设计单个新品,再通过升级平台来添加新功能。如果设计考虑周全,一个单独的平台就可迅速衍生出一系列适应不同市场、不同价位的产品。
目前,市场中领先的便携设备制造商(OEM),如PND、PMP和高端消费设备的OEM厂商,已经在通过这样的平台设计方法来开发一系列具有不同功能、不同价位的产品家族。在这些产品家族中,每个产品的主要功能、规格和原材料都是一样的,差异化只体现在不同的功能侧重点上。
要实现这一目标,首先,平台设计必须非常灵活。一个平台支持的变化和功能越多,产品的灵活性就越高。为了实现最佳的性能、成本效益,并确保电池的使用寿命,一个平台硬连接的硬件要尽可能地满足更多市场需要的功能。理想状态是,利用平台把需要定制设计的功能数量降低,把大量功能都包含在通用功能组中,以最小限度的逻辑单元核进行重新配置,从而提供不同的功能组合和接口变化。可以通过可定制构建模块来添加新功能和新特性,这也是一个成功的平台产品所必需的属性。
开发工程师采用平台设计模式,会得到很多实质性好处。凭借一个相对较小的设计团队,他们就能推出大量功能千变万化的新产品,而每个新变化只需适当增加一点成本,就可以帮助他们更好地参与迅速变化的便携消费市场的竞争,满足产品多样化的要求,并以基本的独立设计——平台产品,迅速响应不断变化的需求。
CSSP
客户定制标准产品(CSSP)就是用来应对这一挑战的。CSSP既具有硬逻辑设计的性能和高集成度,又具有生产定制和差异化产品所需的灵活性,还可以满足移动设备的低功耗要求。
图1是CSSP方法的图解。基础硅平台是一个完整配置的标准元件,包括一组可配置硬逻辑块,一个兼具硬连接性能与设计灵活性的可编程结构。
满足移动设备设计普遍要求的许多功能是在硬逻辑核中实现的。这些核已经通过了测试和功能验证,可以满足高度集成设计对高性能和更小硅占位面积的要求,且不损失可配置性,单个内核就能满足不同的要求。
图1解释了存储核(storage core)的可配置性。根据产品开发团队的需要,存储核可以作为一个SD或MMC存储卡控制器、受控NAND闪存控制器,也可以作为CE-ATA主机来控制硬盘驱动器,它为开发人员设计存储接口或开发差异化产品提供了多种选择。
除了硬逻辑核,CSSP还提供一种可编程结构。基于QuickLogic的专利低功耗ViaLink技术,这种结构是非易失性,CSSP一旦完成了配置,就不需要任何基于外部存储器的引导源(boot source),且不会延迟启动。
CSSP结构是由一系列成熟的功能核(functional cores)库支持的,其中包括可以满足开发人员独一无二设计要求的处理器接口(图1)。
最后,CSSP还提供与目标操作系统,如Windows、Windows CE或Linux相匹配的软件驱动程序。
CSSP方法的设计时间很短,且不需要客户有自主开发的专长。因为定制化由QuickLogic完成,所需时间依据连接的需求从几天到几个星期不等,而功能组合已经存储在经验证的系统模块库中。接下来,制作定制的CSSP就只要再对库存晶圆(stock wafer)进行电气编程即可。
应用实例
如图2所示的便携媒体播放器(PMP)应用诠释了CSSP设计方法的灵活性。左图是原始的电路结构设计图。右图是应用基于ArcticLink的CSSP设计的同一PMP。
ArcticLink的可编程结构、硬连接USB OTG和存储接口核(interface core)为这一设计省去了7个芯片:1个CPLD、1个USB PHY、4个电平转换器和一个NOR闪存器件。可编程结构可将MPEG传送流(TS)接口连接到移动电视的外设上。兼具软/硬件单元的“受控NAND”接口省掉了引导NOR闪存,使之可从受控NAND中引导(另外还提供一个通用NAND接口),CSSP还使从硬盘驱动器完成引导变得可能。从而,制造商既可以生产固态存储器型号的PMP,也可以生产配置了硬盘的高端型号。
如上所述,设计灵活性是如今众多便携产品成功的关键,值得我们进行深入探讨。ArcticLink器件的可编程资源也被称为可定制构建模块或CBB,已有20款可供使用。这一应用中所需的功能使用了8个CBB,另外还有12个CBB可供其他目的使用。如果您已经考虑采用这一应用,补充一个支持无线耳机、移动设备传输文件的蓝牙功能会更有效。最新的蓝牙设备采用的是3 Mbps的增强数据速率(EDR)传输,但集成在现今通用的嵌入式处理器上的UART支持不了这种数据速率。ArcticLink的功能库中装备了一个4 Mbps的UART,可用于这一目的。例如,如果UART被用来连接诸如CSR的BlueCore5-FM器件(集成了蓝牙和FM收音机调谐器,以及所需的一个4 Mbps UART),则便携式媒体播放器就可以,或者兼具标准蓝牙、蓝牙和FM收音机功能,或者具有装备立体声耳机能力的蓝牙。CSSP灵活性有效地延长了产品的市场寿命。