嵌入式PMP／MP4研发策略对比分析

0 引言

便携媒体播放器(Portable Media Player，PMP)，通常又称为MP4，因其支持的基本媒体格式为MPEG一4视音频影视文件。

MP4的市场发展速度惊人，预计2008年全球市场份额将突破210亿美元，总出货量超过2．5亿台。新一代MP4良好的发展前景和潜在的无限市场，吸引着众多厂商大力研发，特别是中低端PMP及手持多媒体设备，由于其成本低廉，实用性好，利润空间大，在中国具有极其广阔的市场。但是PMP／MP4的生产一般采用制造商+Design House的模式进行，主流解决方案提供商对其技术都采取了一定严格的保密措施，厂家加盟生产也有相当的资金门槛，这种强力的技术壁垒对一般工程人员进行PMP／MP4的创新设计和研发造成极大的障碍。

通过对市场主流PMP产品设计方案的对比分析，可以为研发人员提供在不同的技术要求和资金保障前提下，优先采用的技术思路，从而缩短开发周期，降低开发成本，为便携式媒体播放设备的创新应用提供更为广阔的发展空间。

1 PMP研发方案分类

目前市场上的主流PMP解决方案，可以归类为如下4种：

(1)处理器加图形加速器

典型代表：$3C2440+SM501开发板。
硬件特点：在ARM9开发板基础上加入SMS01 2D图形加速芯片，大大提高了ARM系统的图形运算能力，硬件成本低。
软件特点：完全采用嵌入式系统方案设计，可以使用VxWorks，Linux和WinCE等嵌入式操作系统，软解压。
缺点：开发周期长，特别在视频叠加，附加计算等领域难以满足要求。

(2)DSP加单片机方式

典型代表：DSP5402开发板。
硬件特点：用控制芯片弥补DSP在控制方面的不足，但该控制芯片不支持操作系统，多用于编码或者工控设计领域，成本低。
软件特点：任何解码程序和接口设计驱动都必须由开发者设计，难度较大。
缺点：开发周期过长，对开发者的要求比较高，视频显示性能难以提高。

(3)控制器加DSP

典型代表：ARM9E开发板。

硬件特点：系统的控制能力得以加强，但该构架的芯片界定比较模糊，芯片往往严重冗余。

软件特点：支持VxWorks，Linux和winCE等嵌入式操作系统。

总结：控制器加DSP模式开发周期长、偏软、风险比较高。DSP加控制器模式开发周期更加漫长、涉及软硬两方面的开发。

(4)处理器加解码芯片

典型代表：EM851x，AUl200，PXA27x，DM270／320，i．MX31，SPC536，Z228，vweb2005／2010，G07007／G07007SB，AK3221，Rockchips等，参见第2节。

硬件特点：采用DSP搭配CPU的方式，DSP负责编解码，CPU则是针对数据存储、管理，以及用户界面与外围器件的控制。

软件特点：可使用VxWorks，Linux和winCE等嵌入式操作系统，并能为用户提供额外的操作功能，如游戏、记事本等。

总结：开发周期短，开发结果质量有保障，但成本过分高昂。

2 主流PMP厂家解决方案对比

目前市场上销售的PMP虽然品牌众多，但基本上都可归属到"处理器加解码芯片"模式；其解决方案来源于下面几个供应商，其自主开发空间也限于其API接口框架内；各解决方案的特性分述如下：

2．1 AMD Alchemy解决方案

AMD于2005年推出专门为PMP设计的处理器Alchemy AUl200。这是一个低功耗、高性能的系统解决方案，支持多种视频格式，集成化媒体加速引擎，不需要外部DSP，编程模式简单，可以扩展到大型显示屏(1024×768)，支持DDRl和DDR2内存，总体方案成本低，主频达500 MHz；软件设计可以在Linux内核上进行。
缺点：硬件不支持RM格式，要通过转换软件来支持。

2．2 英特尔PXA27x的解决方案

英特尔公司于2003年底推出的PXA27x嵌入式处理器，最高频率可达624 MHz，配合嵌入式Linux或win(：E操作系统，理论上可以支持任何媒体格式，并通过软件升级，支持未来媒体格式。但由于MPEG一2对硬件的极高要求，因此单纯依靠PXA27x处理器进行MPEG-2编解码是不现实的。其中，英特尔PXA270不是专门为PMP设计，它最初出现在PDA上；之所以选择PXA270作为PMP处理器，是源于它强劲的多媒体处理能力与独特的节电技术。

英特尔公司于2004年推出了2700G多媒体加速芯片，配合PxA270进行视频加速与3D加速，完美解决了MPEG一2编解码问题，更使基于PXA27x的PMP产品能向多功能化发展，可以加入游戏、摄像等功能，成为个人娱乐终端。

Intel公司专门为Linux提供了相关的多媒体与无线通信应用的优化函数库，所以采用Linux可使产品的研发周期大大缩短。

缺点：成本可能较高，需要外部DSP。

2．3 TI DM320DSP+ARM处理器的解决方案

TI的方案是利用DM320 DSP进行音视频编解码处理，ARM处理器负责系统处理及提供外围设备接口。与TI方案SigmaDesigns方案一样，支持的媒体类型非常丰富，具有录制和播放功能，编解码能力强，还可具备PVR的功能(即录制和播放可双工同时进行)，支持USB2．0，HDD，SI)。CF，MS等，但在成本上并不具备优势。

缺点：必须配合ARM处理器，成本不占优势，功耗较大；不支持网络视频格式RM／RMVB，低性能应用处理器，ARM 80～160 MHz，有限的软件解决方案，需要客户做大量的软件编程工作。

2．4 SigmaDesigns EM851x方案

SigmaDesigns 851x处理器是目前性能最强的专业解码芯片，集成200 MHz 32位RISC处理器和MPEG解码处理器，无需其他外围芯片支持，即可完成系统所需各种接口及流畅的多格式视频解码。
优点：单芯片，低功耗；硬核视频解码，视频播放效果好。

缺点：不支持RM，RMVB等视频格式，存储器只能接普通SDRAM，不能接DDR2。

2．5 凌阳SPCA536解决方案

凌阳(Sunplus)的SPCA536解决方案价格低廉，支持媒体类型单纯，功能单一；支持的格式非常有限(视频格式仅支持MPEG-4编解码，音频格式也比较单一)，视频解码能力比较差，解大文件视频文件会有停顿等；需要使用转换软件将各种音视频文件压缩成(*．mpx)格式，才能在该机播放。该方案也支持数码拍照，图像浏览等功能。

2．6 vweb解决方案

vweb是一家SoC(片上系统)解决方案领域上的领先供应商。其VW2010是即时MPEG-1，MPEG-2和MPEG一4音视讯系统编解码晶片(同时压缩、解压或编码、解码)，完全相容ISO／IEC-11172-2，ISO／IEC一13818-2，ISO／IEC：-14496-2和ITU-T H．263(基线)。

优点：功能强大，有丰富的SDK接口文档，支持格式也比较多。

缺点：只有PCI式和USB式2种解码芯片接口，导致物理应用不方便。

2．7 Z228解决方案

Z228是上海杰得微电子公司2006年3月发布的应用处理器，这是中国自主开发的第一款O．13μm中、高端MAP。基于ARM926EJ嵌入式CPU内核，包含MPEG-4格式的硬件全双工编解码器，具有丰富的多媒体接口。具有WinCE和Linux两个版本的硬件设计工具包(HDK)和软件开发工具包(SDK)。

Z228的硬件视频编解码器支持MPEG-4／H．263双工格式，最大图像尺寸是VGA(640×480)，最快速度是30 f／s。编解码同时全速运行ARM926EJ的负荷低于5％，也就是说它基本上是独立工作的，几乎不占用CPUJ的资源，双工全速运行时功耗低于120 mW。Z228中还内置了类似计算机显示芯片中的2D视频后处理引擎，支持色度空间转换、任意尺度图像缩放、VBR(可变码率)、CBR(固定码率)、VFR(可变帧率)、CFR(固定帧率)、去方块和去环滤波、亮度／对比度／饱和度校正、抖动(Dithe-ring)、图像掩模、画中画等功能。解码后的视频图像经该引擎处理后直接上屏．无需CPU干预，在不增加功耗的前提下，实现视频的流畅播放。

优点：国内比较好的解码芯片，解码格式比较多，并且开发板采用双层设计，很容易实现扩充和扩展。在智能监控、视频服务器、手持信息终端(HIT)、智能手机等系统设计方面有成熟和完整的解决方案。

缺点：由于属于刚刚量产的国内为数不多的优秀解码芯片，价格会比较昂贵。

目前活跃在中国大陆的PMP整机解决方案供应商还有：飞思卡尔i．MX31解决方案(多应用于智能手机)，Zoran基于C()ACH 7系列的解决方案(主要用于数码摄像机)，Ittiam的MediaAlbum方案(支持高质量多媒体录制、存储、播放和流媒体支持)，飞利浦的基于TriMe-dia的便携式多媒体(Media Box)解决方案，以及基于Blackfin的，ADSPBF532芯片的解决方案等。