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| 一桥飞架——浅析West Bridge在手持数码产品中的应用
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Application of West Bridge in Handheld Digital Products
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Cypress
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当我们跨入21世纪以后，在这短短的几年中，很难想象有什么东西能象个人手持数码设备如此迅速和深刻地改变着我们的生活。多媒体手机、MP3/MP4、PMP、GPS、数码相机…层出不穷的数码设备在带给我们方便和享受的同时，也在经历着功能和性能的革命。对于各种新型高容量存储接口标准的支持，实现手持数码设备与PC之间高速的数据传输以及在数据传输过程中减轻处理器的工作负荷成为制约此类产品性能提高的几个主要障碍。
图1 外挂高速USB和SD控制器的手持设备和设计（略）
设计者或许已经在考虑不同的方案来 克服上述的一些瓶颈——寻求一颗高速USB接口芯片彻底解决与PC的连接速度，当主CPU对于有些大容量存储卡的接口不能提供直接支持时，还要找一颗接口控制芯片。图1可能是目前大多数设计者所能采用的方案了。在别无选择的情况下，这样的方案可以救急，但这种设计带来的弊端也是显而易见的：1.设计不够简洁，增加了额外的控制芯片，对有限的PCB板的面积也是一个挑战；2.存储接口欠灵活，如果系统要支持SDIO，MLC等一些较新的接口，恐怕又要花不少心思去寻找新的解决方案；3.数据传输途径经过主CPU，不但增加其负担，而且主CPU多数时候会成为数据 通道上的速度瓶颈。有没有更为简洁有效的解决方案呢？答案是肯定的，就是赛普拉斯（Cypress）公司于半年前推向市场的西桥（West Bridge）产品系列。
同样一个设计，从图2我们可以看到利用Cypress的West Bridge来实现的原理框图。前面所提到的几个瓶颈问题都被这一个简洁的结构迎刃而解了。高速USB和大容量存储设备之间建立了直接的快速通道，上G Byte的 大容量数据也可以在一分钟左右的时间传输完毕，在这个过程中，基带 芯片或主CPU可以继续专注于自身的工作而无需参与数据传输，用户完全不再会有“卡壳”的感觉。而西桥本身对于目 前市面上主流大容量存储接口标准（NA ND，SDIO，MMC+，CE-ATA…）的支持以及桥片本身较为迅速的更新换代，更使设计者摆脱了对主CPU接口支持的依赖和寻找价廉物美的接口控制芯片的烦恼，从而能够更加从容地选择对自己，对客户最为有利的存储设备。
图2 利用Cypress West Bridge控制器的手持设备的设计(略)
为什么West Bridge能够达到这样的效果呢？还是让我们对这个产品有一个更深入的认识吧。其实我们早已熟悉了PC主板上的南桥北桥，它们是用来连接主CPU与外设的桥梁，并且非常有效地解决了许多PC内部数据传送的瓶颈。Cypress正是把这一概念引申到手机以及多种手持嵌入式系统中，创造出了一种用于一揽子解决嵌入式CPU与日益增多的不同类型的外设，以及PC三方交换数据的桥梁。类比于南桥北桥，Cypress给了它一个响亮的名字——西桥。
图3是西桥的架构框图，从图中可以看出，它更象一个三端口连接器，左边是处理器（Processor）接口，即 P口，从嵌入式主CPU的角度看，西桥是挂在CPU上边的一个外设；而右边是高速的USB接口，即U口，从PC的角度来看，西桥是一个高速USB的外设；下方则是S口，用以支持许多流行并且还在不断变化的大容量存储设备（Storage）的接口标准，从存储设备的角度来看，西桥则成了控制器。居于西桥核心的是拥有Cypress公司专利的SLIM（Simultaneous Link to Independent Multimedia）架构，正是基于这一架构，使得P口和S口，P口和U口，U口与S口这三个端口任意二者之间可以实现互不干扰的高速通信，建立起了三座畅通无阻的桥梁。一个典型的应用是当从PC（U口）高速下载一个MP3的光盘文件到SD卡（S口）时，主CPU（U口）并没有受到任何干扰，仍可以毫不间断地从T-flash卡中读取并播放其他的视频文件，这种类似于多任务并行的高性能表现靠传统的架构是很难实现的。
图3 Cypress西桥芯片的内部结构(略)
数据在通过西桥时究竟能传输多快呢？它和目前市面上已经有的高速USB手持设备（如著名的手机，MP3品牌）相比如何呢？Cypress就此做了一些对比的性能测试，即拿一张光盘的数据通过电脑传输到不同的手持设备里，测试结果西桥的传输速率达到10MBps左右，而其他的传输速度一般仅有3到5MBps。两到三倍的性能提升为使用者带来了更为顺畅的体验。
手持设备的革命方兴未艾，手持设备对于内部存储介质的容量也在飞速增长着来满足人们不断提高的期望和要求。西桥正在以其独特而简洁的架构开始吸引了越来越多的设计者的关注——无论它是手机，PMP、PDA， 甚至是GPS、USB上网卡，只要需要大容量的存储单元，并且需要与PC进行数据的交换，那么极有可能西桥就是简化整个设计架构，提升数据交换能力的最佳选择。毫无疑问，南桥北桥是PC领域里CPU连接外设的标准，那么在手持嵌入式设计的领域，西桥能否象它的设计者命名它的初衷那样，成为连接存储设备与PC的一个标准单元呢？让我们拭目以待，也许在可预期的未来，手持嵌入式设备将会迎来一个“一桥飞架”的时代！ |
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《世界电子元器件》2007.8
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