Intel PXA27x处理器（最强的嵌入式处理器）专题讨论[转帖] Intel, 专题讨论, 处理器, 嵌入式, 转帖

qianmin

在网上看到的，觉得不错！拿来让大家长长见识！


配合embeder的基于Intel PXA27x 处理器的Cayman开发系统，我们论坛推出这个Intel PXA27x处理器的专题讨论帖子。欢迎加入讨论 。

PXA27x系列嵌入式处理器是Intel发布的面向移动电话和掌上电脑的XScale架构的最新处理器系列，是Intel于2004年4月发布的XScale处理器家族的升级产品，最高主频达624MHz，Intel内部开发代号为Bulverde。

PXA27x是目前最强大的嵌入式处理器，被广泛应用于手机和高端PDA。

现在让我们看看Bulverde(PXA27x系列)的的最闪亮的技术特点：

Quick Capture

Quick Capture为成像设备与无线设备提供接口，有助于改进图像质量以及降低产品整体成本，该项技术包括快速浏览、快速拍照和快速视频拍摄三种操作模式。该技术使得Bulverde可以支持400万象素数码镜头，并能提供最大416Mbit的数据传输速率。

Speed Step

Speed Step技术可以智能切换空闲、待机和深层睡眠三种低功耗状态，以提高动态电压管理性能，可在一定程度上缓解目前手持设备普遍存在电池续航能力较弱的现象，在保证CPU性能的情况下，最大限度地降低移动设备功耗。

Pentium's MMX

Pentium's MMX是一种基于Intel MMXT先进的多媒体指令集MMX技术，使得基于Bulverde的无线设备在拥有堪与PC相比的多媒体性能同时，能够最大限度减轻系统功耗，另一方面，也有助于软件开发商提供类似游戏、MPEG4视频文件以及语音识别等应用服务。该款芯片把X86架构奔腾4系列上的多媒体扩展功能引入了Xscale芯片组的产品线中，用户通过这个无线多媒体扩展技术(MMX)可以在掌上设备上播放高质量的视频和玩三维游戏。

Intel同时还发表了配合PXA270使用的图形协处理器——2700G多媒体加速器。这颗芯片可以以每秒30帧,的速度播放MPEG4或WMV的图像，使PXA270的多媒体性能达到极大提升。

Intel PXA27x处理器家族里主要有3个成员:

PXA270
PXA271
PXA272

每个成员中都有312MHz、416MHz、520MHz、624MHz这几种CPU主频的产品。

32kmcu

果然强悍,但价格和开发平台价格可能很可观

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高速发展的信息时代，需要高级的处理平台

随着无线通信技术的不断发展，尤其近年2.5G和3G通信技术的出现使得当今的手机功能日益强大。但目前很多具备高级功能的手机产品售价还相当的高，而从以往的经验来看只有把越来越多的功能整合到单个或者几个芯片上后，手机功能的增强才是普及性的，成本也会降低。目前为了适应手机需要越来越多功能和更便利交互数据、传输文件的因素。智能手机逐渐走向了主流。

但是智能手机虽然可以为用户带来了更加便捷的移动体验，但是由于所包含的功能块不断增多，其耗电量及所需处理的数据量也随之不断提高，同时智能手机芯片结构与设计过程也变得日趋复杂，这样就会直接影响到新款手机的上市时间。因此，对于智能手机厂商而言，采用何种手机开发平台具有十分重要的意义：先进、成熟的手机开发平台不仅能极大地减少技术风险，降低开发成本，缩短新产品研发生产周期，还有利于生产厂商迅速进入并占领市场。而这种平台一般都是由一个或者几个芯片来构成的，期中整合了大部分厂商所需要的功能，因此基于这种平台进行开发才是更科学的，因为如果自行配置平台这样的周期和代价实在太高。

目前，市场上有多家公司都在极力推行自己的智能手机平台，其中包括TI（德州仪器） 、Motorola（摩托罗拉）、Intel（英特尔）、Qualcomm（高通）等。这几家厂商中TI以及摩托罗拉是绝对的老牌厂家，而Intel则是期中的新军，其成长的速度却是非常快的，特别是近几年手机对处理器芯片效率越来越高的时候，Intel这家老牌的处理器生产厂商在这个方面有着高人一等的能力。

[此贴子已经被作者于2005-11-30 16:08:06编辑过]

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回顾历史－－英特尔染指通讯芯片

Intel目前是世界上最大的半导体生产公司，其在处理器上的造诣几乎无人可以比，同时Intel也是全球最大的手机闪存芯片提供商。单就凭借这两点，Intel就拥有了其它厂商无法比拟的优势，不过在手机平台领域，Intel的起步比较晚，失去了很多先机。当年Intel最早退出的PXA800F平台是一个非常不错的平台，但因为支持者寥寥无几，这样游戏的产品最终搁置，到目前一款基于这种平台的手机都没有发布过。但是，很快Intel意识到了自己的错误（功耗上控制不是非常好，兼容性还有待提升），也发现了应该如何去改变这种情况。随后其推出的基于XScale架构的PXA 26x/PXA27x则完全的扭转了局面，越来越多的智能手机开始搭载Intel的处理器，目前几乎所有主流高端非Symbian系统的智能手机基本都搭载了Intel的PXA系列处理器。

其实Intel的PXA之所以会成功这同其设计思路以及高超的设计能力是分不开的，Intel的PXA处理器最早被称为XScale处理器，XScale也是一款源自ARM处理器（Advanced RISC Machines 高级RISC机器公司）的一种衍生，不过其在架构扩展的基础上保留了对以往软件的向下兼容性。

ARM公司成立于1990年，最早由Arcon、Apple和VLSI合资成立，之所以这三家公司会在一起进行合资开发，主要是AAcron需要为Archimedus电脑设计处理器；Apple则也需要一颗可以替代摩托罗拉68K CISC处理器的产品；VLSI则需要一种RISC架构的处理器整合在自身的系统中。

ARM在成功设计之后很快获得了成功，而各种ARM核心版本（主要为6、7、9、10、11，也称为ARM 6、ARM 7、ARM 9、ARM 10以及ARM 11）被其它众多的公司诸如：DEC、Intel、TI、Atmel等采用，因为ARM处理器最大的特点就是：功耗低、应用方案灵活、可以方便为多媒体信号添加指令集等。在当时ARM架构以其简便、灵活的特点给当时其它厂商相当大的压力。而且ARM的出现真正影响到了手持设备的发展，因为到目前来说几乎所有的手持操作系统包括智能手机都采用了ARM架构进行设计，可以这么理解ARM其实就是一种标准的指令集，不同的厂商开发的只是不同外壳或者说不同功能扩展的产品，而本质都是ARM处理器。

[此贴子已经被作者于2005-11-30 16:10:44编辑过]

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上图为：PXA800F处理器架构图，其整合了4MB的Flash芯片

在ARM推出一款时间之后，DEC获得了许可并开发出高级版本－－StrongARM，随后DEC被Compaq收购，StrongARM技术和专利被Intel全部收购，并且Intel最早以StrongARM SA1100处理器的形式推广出来，很快被众多Pocket PC所采用。虽然在当时来看这种架构几乎是效率最高的方案了，但是由于产品集成度不高，整合了过多无用的功能使得其想在今后继续发展设置了障碍。而Xscale则是就是为了改变StrongARM这种现状的产品。

下图为：DEC 1996年发布的SA-110 StrongARM处理器

[此贴子已经被作者于2005-11-30 16:13:35编辑过]

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彻底的革新－－Xscale

Xscale是一款功耗低、伸缩度高的产品，并且其最大的优势就是核心频率可以高速的提升，在发布的伊始就开发出频率高达400Mhz的版本，这在3-4年以前是相当可观的。此外Xscale整合了以往其它ARM处理器所不会去整合的多媒体指令集－－Wireless MMX，这种指令集类似桌面处理器的多媒体指令集，是一种64bit的精简指令，这种指令集可以大大的优化视频播放、3D图像显示、音频处理等应用，同时这种指令集也会大大降低程序开发者的开发难度，从而加快开发进度。

基于Xscale架构，Intel到目前为止一共开发三个系列的处理器，期中包括PXA25x、PXA26x以及最新的PXA27x。

这其中PXA25x是最早一代的产品，其工作频率为200、300、 400MHz，使用0.18微米工艺制程、整合32KB的指令缓存，32KB数据缓存以及多媒体流数据专用2KB缓存；最高支持256MB的内存、整合双通道PCMCIA、CF卡控制器、MMC/SD控制器；整合LCD显示控制器、AC97音频、USB接口、红外接口、蓝牙接口；产品采用256针的PBGA封装，核心大小17×17 mm。

PXA25x是一款技惊四座的产品，在推出的伊始就获得了很大的成功，在当时就已经有厂商试探性的推出了基于PXA 25x处理器的智能手机产品，不过对于智能手机来说PXA255还远不能满足它们的需要，因为PXA25x要实现通讯网络的支持还需要众多的其它芯片，同时不整合Flash芯片让其变得无法勾起主流手机厂商的兴趣。

不过，Intel对PXA25x/26x芯片还并不算满意，它希望发布一款更加适合于小型设备且效率更高的处理芯片，并且这种芯片将在很长一段时间内保持技术的领先－－因此一个新的代号为Bulverde的处理器就此诞生。相比原来的Xscale架构，Bulverde处理器提高了处理媒体处理的效率，同时优化和处理器的功耗，此外添加了众多针对移动终端设备所设计的功能。在Bulverde处理器中最重要的三个技术特点就是：Quick Capture（快速拍摄）、Wireless Speed Step（无线动态节能）和Wireless MMX（无线MMX指令）。最终在去年的IDF上Intel正式推出了基于Bulverde处理器，这种处理器最终被定名为PXA27x。

Xscale处理器实际大小

[此贴子已经被作者于2005-11-30 16:15:27编辑过]

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新的继任者－－PXA 27x处理器 Intel PXA27x处理器

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[此贴子已经被作者于2005-11-30 16:17:15编辑过]

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Intel的基于PXA27x系列处理器一共有PXA 270（有两种不同的封装）、PXA271和PXA272三款产品，这几款产品之间的差异为：

[此贴子已经被作者于2005-11-30 16:18:28编辑过]

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*MCP封装：Multi-Chip Packaging（多芯片封装），其是由传统用于高性能专业市场的多芯片模组（multichip-moudle MCM）封装发展而来的。MCP封装使用倒装芯片、卷带自动链合（TAB）或引线缝合方法使得在传统尺寸的高密度PCB上包含多个裸芯片。

这几款产品在封装上以及整合的Flash以及SDRAM上都有一些差别，此外工作频率也有一些差别，Intel称之所以这样做是为了让产品线可以适应各种场合，从而使得PXA 27x系列处理器拥有更大的应用空间。在这几款处理器中这正适合移动终端设备（手机）的产品，同时也是Intel向广大手机生产厂商推荐的就是PXA 271和PXA 272处理器（其它处理主要应用在PDA产品中），这款处理器采用14x14mm的FSCSP封装，整合的Flash以及相当高的工作频率将更加适合移动运算（官方更加推荐是PXA 271，因为其整合SDRAM可以进一步降低手机成本）。

PXA 27x完全整合了Bulverde开始提出的三个特点：Quick Capture、Wireless Speed Step和Wireless MMX：

[此贴子已经被作者于2005-12-1 13:11:53编辑过]

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上图为：Quick Capture的处理流程，其有一个专门用来进行摄像头管理的部件

PXA27x的Quick Capture技术最高可以支持2048x2048分辩率的400万像素的照片拍摄和处理器，同时也支持这个分辩率下的高速实时回放。因为PXA27x每秒最高25MB/s的传输和处理速度足够应付这种分辩率下任何照片拍摄和传输等工作。此外，特别有意思的是在PXA271中Intel还提供了对扩展LCD的支持，这种技术允许处理器支持第二个24位真彩色的LCD屏幕，同时其包括的256KB SRAM帧缓冲可以保证两个屏幕都可以高速正常地显示图像。

[此贴子已经被作者于2005-12-1 13:13:21编辑过]

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PXA27x对无线MMX技术的支持也非常优秀，无线MMX技术是一种加快处理器多媒体处理的新命令。由于无线MMX类似于桌面处理器的MMX技术，因此那些针对桌面应用且为MMX优化的程序可以很好的运行在PXA27x处理器上，并且最终的MMX优化方式同桌面MMX的优化技术几乎是一样的，这对于那些程序开发商来说是一个非常好的消息，因为很多程序只要进行简单的移植就可以运行在PXA 27x处理器的系统上。

[此贴子已经被作者于2005-12-1 13:15:16编辑过]

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PXA27x处理器支持专用的无线SpeedStep技术，这种技术可以使处理器根据系统运行的不同电源状况,自动切换工作频率和电压。虽然之前的PXA系列处理器在运行过程中，也能够改变处理器的时钟频率，但采用无线SpeedStep技术的PXA27x系列处理器，却能够结合处理器的工作频率，改变电压，实现低电能消耗。根据Intel的资料称，在启用无线MMX和无线SpeedStep技术之后可以节省30-77%的功耗，以下是典型的PXA 262同PXA 272处理器之间的对比：

 

 

 

 

 

很显然，PXA 272拥有比PXA 262更长的待机时间和工作效率，这点我们从拍摄视频上可以很容易看出来。

当然除了这些特点意外，Intel还为PXA 27x处理器搭载了硬件安全模块，它基于可信赖计算组织(Trusted Computing Group，TCG)为台式PC制订的可信赖计算模块。这种模块能处理硬件速度的加密，以保护储存在32Kb片上内存中的数字密钥。同时，PXA 27x也是英特尔第一款采用其开发的Mobile Scalable Link(MSL)接口的应用处理器。MSL是一种基带接口，能在1、2或4位宽上支持416 Mbits/秒的数据速率。具有1.8V多路和带缓存I/O通道。同时Intel的PXA 27x终端设备的参考设计中第一次把MEMS射频前端模块整合了进去，也就是说真正的全数字化无线电手机第一次变成了可能，并且这也意味着今后手机可能不在需要那些DSP芯片从而真正的实现全数字工作。

 

 

[此贴子已经被作者于2005-12-1 13:18:09编辑过]

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PXA 27x--移动通讯平台的利器

[此贴子已经被作者于2005-12-1 13:19:52编辑过]

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其实还有一个芯片不得不提，Intel为了增强使用PXA27x处理器的系统的效率，特别配置了一款称为2700G的多媒体协加速器（Multimedia Accelerator），这种处理器可以提供每秒994,000个多边形的处理能，提供最高SXVGA的分辩率（1600x1200）、提供高品质DVD视频回放，并同时支持多种形式的视频多媒体内容，如 ：MPEG-2, MPEG-4 以及 Microsoft Windows Media Video 9。

2700G芯片同手机的对比：

[此贴子已经被作者于2005-12-1 13:21:40编辑过]

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Intel的PXA 27x在去年中旬正式发布之后，立即受到了众多厂商的好评和支持，ASUS（华硕）、Mitac（神达）、DELL、HP、BenQ、多普达等公司对这种产品表示支持。从目前来看采用这种高效的，前卫的处理器已经推出了不少款产品。

华硕P505智能手机，采用PXA270处理器

[此贴子已经被作者于2005-12-1 13:23:31编辑过]