优化双带双模手机的处理器间通信

优化双带双模手机的处理器间通信

随着全球化的推进，当今以商务和休闲为目的的环球旅行已经非常普遍；伴随着旅行而来的则是要随身携带差旅必备的物品与新兴电子产品(gadget)。幸运的是，目前的手机功能非常丰富，我们不用再带上 MP3 播放器、便携式导航设备、摄像机和手持式视频游戏机等多个设备。手机每年的出货量超过 10 亿部，已成为人们出门必带的产品。不过，如果带上了手机出国，到了国外却不能用，那真是一件令人头疼的事。日、韩等国与大多数欧洲国家只支持 GSM 不同，他们采用的是 CDMA 和 FOMA 标准。众多其他国家则同时支持 GSM 和 CDMA 这两种不同的标准，但具体采用何种标准取决于所订阅的电信运营商。因此，一部手机不见得能满足全球范围使用的要求。许多旅行者最后不得不带上两部手机，或者在机场购买新的 SIM 卡，然后再把新的电话号码用电子邮件通知朋友和同事。

    随着手机制造商竞相推出用户希望的“全球性”漫游功能，上述这种不便催生了双带双模 (DBDM)手机的发展，这种手机能支持真正的全球可用性。DBDM手机是一种包括两个不同基带处理器的手机，有两个插槽，一个可以插 SIM 卡支持GSM 通道，另一个则用于插入可移动用户识别模块 (RUIM) 支持 CDMA 通道。不过，有些其电路板本身已集成 CDMA功能块的手机则可能只带一个槽，用于插入 GSM SIM 卡。目前在其产品线中力推“全球性手机”的主力手机制造商包括RIM、三星、LG、摩托罗拉等。

    除处理预定的 CDMA 与 GSM 信号外，每个基带处理器还在手机中负责执行各自具体的任务，其中包括支持键区和 LED等简单应用，乃至操作 LCD屏幕、摄像头及视频处理等复杂功能。由于两个分立处理器都要接收信号，而且还要分别执行各种不同的其它应用任务，因此必须确保在两个处理器之间高效传输数据，避免最终用户在使用中感觉到延迟，并尽可能减小对电池使用寿命的影响，甚至不影响。随着高分辨率手机摄像头和视频流技术在手机中的应用，手机文件尺寸不断加大，数据传输速率越来越快，这就需要进一步提供这两个分立处理器间的数据处理效率。我们在访问手机中存储的图片或视频时，不是经常因为手机半天没反应而头疼不已吗？这是什么原因造成的呢？

    随着电信技术的飞速发展，无线数据传输速率已从过去2.5/2.75G手机的 Kbps 级发展到了目前 3.5G HSPA手机的 Mbps级。WiMax、WiBro、LTE 和 UMB等目前正投入试用的移动通信标准将进一步提高数据传输速率。为了满足新标准提出的更高速度要求，处理器的处理能力在不断提高，蜂窝网络在不断升级，以适应数据传输速率指数级增长的要求。

    尽管基带处理器处理能力提高了，蜂窝网络数据传输速率加快了，但手机本身的内部架构仍然很落后，从而限制了手机功能的最佳发挥，这就需要优化处理器间通信架构。相对于蜂窝手机产业技术的指数级发展，电信领域中手机本身的发展比较滞后。目前，我们的基带处理器和应用处理器的处理速度可达每秒百万条指令(MIPS)， HSPA手机数据传输速率可达 10Mbps 甚至更高。然而，尽管集中精力在提高处理器能力与无线数据传输速率，但处理器间通信一直是一个很大的瓶颈。许多手机设计人员都面临这一问题，即便采用最新、功能最强大的处理器与芯片组，却未能有效提高手机产品的性能。

    当前解决方案及其缺点

    目前的手机架构采用多种处理器间通信技术。当前比较流行的直接接口包括SPI、I2C、UART和USB。

    尽管 SPI 能支持 20Mbps 以上的数据传输速率，但其没有统一的规范，因此主要取决于采用什么样的处理器。若采用基带处理器，SPI一般可支持约16Mbps的数据传输速率。由于众多基带处理器制造商推出各自的专利产品，因此不同基带处理器上不同的SPI接口会对设计人员提出不同的挑战，难以将两个不同基带处理器成功配对，以实现最佳SPI速度。

    另一方面，尽管最新 I2C 规范提出了吞吐量高达3.4Mbps的高速模式，但目前可用的大多数设备只能支持400Kbps到1Mbps的数据传输速率。就这种速度而言，I2C对目前的电信需求来说太慢了。

    手机中的第三类互连技术就是UART。UART的典型数据传输速率约为 1.5Mbps，而高速UART 则支持高达 5Mbps的速率。但，这种数据传输速率还是不能满足高带宽处理器间通信的要求。