MP3播放器发展前景

自从Napster网站被迫关闭以来，因特网音乐共享和MP3播放器的前景就受到大量质疑。尽管如此，MP3市场仍然仅是刚刚开始。
瞅准这一即将来临的机会，许多半导体公司进入这一市场，提供各种供MP3播放器使用的器件，包括数-模转换器（DAC）、模-数转换器（ADC）、现场可编程门阵列（FPGA）、专用标准产品（ASSP）、以及MCU/DSP混合器件等。
表1和图1给出了全球MP3播放器发展预测。iSuppli 公司预测MP3销售量到2006年将增长到1670万，而2001年仅为570万，综合年度增长率（CAGR）达24%。

MP3播放器半导体器件市场

数字音频产品使用的半导体器件包括DAC/ADC、编码/解码器（CODEC）、放大器以及采用专用数字信号处理器（DSP）的音频解码器。由于更高的集成度和闪存价格的下降，数字音频产品中半导体器件的成本预计将从目前的70美元降至47美元。
当设计一款MP3播放器时，消费电子OEM厂商必须决定产品设计将基于哪种类型的芯片：是MCU、DSP、ASIC、ASSP、FPGA还是这些器件的某种组合？
OEM必须决定是将重点放在更低的生产成本上，还是产品快速开发上，或者是支持多种编码系统上。如果标准已经固定，那么利用ASSP将可缩短开发时间和工作量。但由于目前存在多种编码系统并缺少版权保护系统方面的标准，因此在目前采用ASSP有很大的风险。
支持多种正在演化中的格式最好是采用通用DSP或MCU/DSP混合器件。
表2和图2显示出在完成MP3播放器主要功能（解码）方面，产品设计从ASIC架构向其它架构的转变。
到2006年，20%的MP3播放器将采用MCU/DSP混合器件做为其IC架构，这一比例在2002年时仅为4%。

DSP/MCU 混合器件

紧跟在MP3播放器中逐渐采用MCU/DSP混合器件的趋势，摩托罗拉公司、德州仪器公司和ADI公司都推出了集成了MCU控制功能和DSP处理能力的产品。
此类芯片也称为专用DSP，或专用MCU，有时也被称为数字信号控制器。它们是针对尽量快速地执行少量非常专门的指令而优化的。
为保证对输入信号进行即时处理，快速执行至关重要。混合芯片中的DSP部分负责快速信号处理。MCU部分则通过芯片编程提供所需要的灵活性。
DSP可很好地完成重复性数字处理，MCU则为多种任务提供控制。采用混合芯片的好处是不需要单独的MCU来完成系统管理功能。缺点是缺乏外设支持逻辑。
在设计MCU/DSP混合解决方案时，必须保留传统上DSP和MCU具有优势的那些特性。DSP需要特殊的硬件来完成乘法累加（MAC）运算，同时还需要额外的位来防止在连续MAC指令执行过程中的溢出。MCU也有MAC指令，只是MCU没有专用DSP那样高的MAC运算能力。
DSP所采用的哈佛结构具有同时访问多个存储器地址的能力，从而可同时读取数据和指令，因此提高了吞吐能力。这是通过使用独立的数据和指令总线来达到的。另一方面，MCU则采用冯 诺依曼结构，数据和指令通常只用一个总线。
开发混合MCU/DSP解决方案时需要做出的妥协就是要牺牲MCU和DSP的许多通用功能。通常，通用DSP和MCU支持丰富的面向控制的指令和位操作指令。
然而，对于完成特定应用中所需要的任务来说，混合解决方案并不需要所有这些指令。混合解决方案的优点是可大大降低总体器件成本、减小电路板空间并具有更好的可靠性。
利用MCU/DSP混合解决方案意味着仅使用一种编程环境，这可加快开发过程。随着对更新MP3播放器设计的需求继续增加，更快的编程过程就意味着更低的开发成本。然而，在利用高级编程语言（如C和C++）编写信号处理代码时也需要混合使用汇编语言，以保证实时性能。这是因为DSP代码通常都采用汇编语言编写。
C和C++并不总是能够完全发挥DSP/MCU混合解决方案的信号处理性能。此外，许多C和C++编译器不支持信号处理代码中常用到的定点数据。

结论

MP3播放器的不断普及要求在这些产品中应用成本效率更高的半导体器件。MCU/DSP混合器件同时满足了MP3市场发展所需要的成本降低和提高灵活性两方面的要求。

Jay Srivatsa是市场研究机构iSuppli公司的首席分析家。
其联系方式为jays@isuppli.com