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数字音频的SoC系统分析设计决策(2)

数字音频的SoC系统分析设计决策(2)

硬件实现编解码
  方案2,采用一颗性能相对较低的处理器搭配专门的音频处理硬件,所有的音频处理任务都由专用硬件来完成。通常,这块硬件作为外设挂在系统总线上。音频采样由处理器通过总线送给编解码硬件,或者由编解码硬件通过DMA直接从内存中读取。在这种方案中系统总线也是共享的。
  使用专用编解码硬件的优点在于针对某种特定的编解码格式,它的面积和功耗与其他方案比较是最优的。因此90年代中期的MP3播放器都采用这种方案。它的缺点是每种编解码格式都要增加硬件模块来支持。如图1的设计中,为了支持3种编解码格式,就必须在设计中增加3块硬件逻辑。因此,在需要多格式音频的设计中,这种方案就不再具有优势,而几乎当前所有的SoC设计都需要支持多格式音频编解码。其次,如果编解码算法进行了升级或者出现了bug,为了修复问题,整个SOC芯片就必须重新流片,而不可能通过软件升级来修正错误。此外,实现新的编解码算法时,必须要设计新的硬件模块,将它集成到系统设计中,并重新流片。

  

  图1:在使用专用编解码硬件的方案中,每种编解码格式都需增加硬件模块来支持。

  方案3,在通用DSP处理器上通过软件来实现音频编解码,系统中同时包括一颗用来作控制的主处理器(这里的通用DSP处理器是指没有专门针对音频处理做过优化的DSP处理器)。采用DSP处理器的方案有很多优点。首先,DSP处理器中都有硬件乘法器,可以极大提高音频编解码程序的执行效率。其次,因为采用软件方式实现,只增加少量的存储器开销就可以支持多格式音频编解码。实现新的编解码算法也仅仅需要编写新的软件,不必重新流片,从而延长产品的生命周期。
  采用DSP的方案也有缺点。大多数DSP的C编译器效率都比较低,所以一般不用DSP来做控制。系统的控制需要通用处理器来完成。而且,16或32位的DSP处理器对音频处理来说并不是最理想的。虽然当前大多数编解码算法采用16位采样,但在运算的中间过程中为了避免舍入错误,需要留有一定余量。所以16位DSP处理器在实现复杂音频算法时会带来问题。使用双精度整数计算可以避免问题,但效率又不够高导致需要更高的处理器主频。反过来,32位DSP处理器又不能被充分利用。实际上,对于音频算法而言,24位DSP处理器是最适合的。
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