选择移动/消费类嵌入式SoC的5大注意事项

如果你以一款更新的智能电话或PDA为例，毫无疑问，你会在其中发现一个SoC处理器。这是因为SoC处理器往往能提供从设计到市场的最快路径，在未来的设计中增加特性的同时提供大量的灵活性、成本、形状因子和其它的多种优越性，而这些对一个涉及许多分立组件的系统是不切实际的，也是不可能实现的。

但SoC处理器的优越性还不仅限于主流消费类应用。这些处理器在所有种类的嵌入式应用中都可带来无可估量的功用。关键是要明白哪一种SoC处理器适合于你的嵌入式装置，并且及早想出最佳的集成途径。

SoC应用处理器被设计用来集成大量具有处理器内核的外围装置。这些处理器通常被建在一个精简指令集计算机(RISC)内核的周围。“通常ARM，尽管MIPS和其它的内核也被采用”来提供Windows CE、Linux和其它嵌入式操作系统所需的内存管理单元和其它特性。

假定外围设备通常包括一个显示器控制器、静态和动态内存控制器、各种串行接口(如UART、SPI、USB)和外加槽控制器(如PCMCIA、CompactFlash和SDIO)。一些SoC处理器也包括键盘控制器、多媒体加速器和其它功能。

采用所有这些外围装置，在建立一个围绕SoC处理器的平台时会有极大的复杂性。通常会有多种途径把功能块绘制到I/O引脚上。操作系统需要理解什么部分正在被使用以及如何使用，这就意味着驱动器需要被定制，从而与规划中的设计相匹配。本文也会讨论你想利用的低功耗模式。

在选择SoC处理器用于你的嵌入式系统时，下面是要考虑的5大事项：

1. 精明的选择

选择一个SoC处理器是你要做的决定中最为重要的决定，并且需要审慎的考虑。有许多方案可供选择，但是有几种办法可迅速地找到何种方案最适合于你的应用。

你要问的第一个问题应当是：是否一款特殊的SoC处理器更适于你的设备呢？一些SoC制造商仅以巨大的销量来博取大量的设备制造商。他们的芯片或许在功能上对于你的设备而言是无可挑剔的，但或许又没有现货可供。取决于你的量和采购策略时，你或许需要一种通过分销商就可获得的处理器。通过列出一份你可以买得到的SoC 处理器的清单，来开始你制定决策的过程。

第二，看看每款SoC处理器瞄准的是什么市场。例始，一种特定的处理器或许被加载了大量的高端多媒体功能。如果你正在建造一个将要用到这些功能的设备，那就再好不过了。如果不是，这些功能只会让你的成本上升，在不会提供任何益处的同时，令你的预算超支。

你或许需要创建一个数据表，把你所需要的特性列在一个栏中，并标注出哪一款SoC处理器符合这些需要。如果你不能找到具有你所需要的所有功能的部件，“并且只有这些功能”是你需要的，你或许需在处理器的成本和外围设备的成本之间进行折衷，而这些外围设备具有处理器所缺乏的功能。

最后，再看看可以得到的支持的程度。采用SoC处理器并不容易。还有大量东西尚需了解，而且靠自己去了解会花费大量时间，这些时间是你在市场中拼搏时负担不起的。你会需要某种程度的支持和参考板，从而加快设计过程、测试定制电路、开发软件的速度，并使你的设计定案。无论你来自处理器制造商本身还是第三方，确保优异的参考板和其它形式的支持对于任何一种你所考虑的SoC处理器都是有用的。

2. 从参考设计开始

一个合适的参考设计或开发平台的可用性(以下图1)应当是你决定采用某种SoC处理器的关键因素之一。从开发应用软件到在你的嵌入式设备上运行，一个参考设计会给你一个重要的先机，并且在开发你自有的硬件设计时有一个非常好的开始。

图1：参考设计或开发平台要具备可用性

你能看到在着手其它任何设计之前，你已将有效的设计付之行动。你能发现有的人如何能成功地把种种组件进行组合，并采用他们的框架作为你自己设计的一个起点。通过参考设计，其它一些人也已开始掌握硬件来建立功能正常的设备。你要做的一切是考虑如何来定制它以适合你的特定需要。

正像SoC处理器的决定要以你的特定设备的需要和处理器所能提供的功能为基础来制定，你也需要考虑在选择参考设计时的需要。从包含比处理器更细微的小的形状因子封装到具有大显示器和易于接入电路的更鲁棒的工具，参考设计都会有很大的不同。

何种类型的参考设计对你都有意义，取决于你正处于你的开发过程的哪一个阶段。你是想把参考设计放在一张椅子上来测试不同的电气方法吗？如果不是，你应当采用一个更大的开发平台。如果你完成了基板设计，那么一个简单的处理器模块或许就足够了。如果你需要一个辅助的形状因子，其它的参考或许就可以派上用场了。

你也应对测试客户硬件的容易程度进行评估，这些硬件具有任意给定参考设计。它会为你即将测试的客户组件提供扩展接口吗？如果你的嵌入式设备完全符合标准的话，你或许不需要这些扩展接口。如果你的设备已高度定制化，这些接口就会很重要。

3． 不要忽视板级支持包(BSP)

BSP对于快速开发也十分重要。因为当今的处理器对于客户定制有巨大的潜在需求，有大量的工作要完成以获得可在被定制的处理器上操作的系统。选择一款具有生产级品质的板级支撑包的SoC处理器，将会为你开始客户定制工作打下良好的基础。

板级支持包的益处与参考设计的益处相同。你的驱动器会需要某种程度的定制。但是通过BSP，你就可对已在工作的驱动器进行定制，而不是首先试图去考虑如何建立你自己的驱动器。你的驱动器如何得到建立？如何进行使一切正常工作所需的反复试验调试？BSP会把你从制定这些武断的决定中解放出来。

采用一种允许你很容易地对板级支持包进行修改的工具链，会使任务更加轻松。如果你采用了处理器的不同的功能块，你就有可能必须重新绘制部分引脚，并且你或许想把你不在用的外围设备的驱动器取消。你不是手工地编辑驱动器源文件来进行任何修改，而是编辑单个配置文件，该文件将选择适合的驱动器，必要时修改它们，并编译成你所要的BSP。

最后，还要确保板级支持包的质量。对BSP进行试验或质量演示或许对展示硬件是不错的，但是你会被大量的优化工作和长时间的测试和调试周期所缠身，以确保你有一个稳定的平台。已经经过严格质量保证过程的生产级品质的BSP能大大地促进你的项目。

4．对电源管理予以考虑

如果你正在设计一种由电池提供电源的设备，电源管理则是你要关心的头等问题。即使你的设备是由线路电源供电，你可能出于环境原因而需要降低散热或能耗最小化。当你能通过自身工作使功效最大化时，选择一种由集成了电源管理方案所支持的SoC处理器，将使效率提高很多。 一个合适的电源管理集成电路(PMIC)可由与SoC处理器相同的制造商提供，或者也可通过专门从事电源及模拟器件的制造商提供。

电源管理能力得到令人瞩目的改进，这是现代应用中处理器具有的功能，许多电源领域会提供与你手中的项目的消耗相匹配的能力。集成的电源方案比那些要用到分立组件的方案，能更好地利用这些补充的电源领域。这是因为它们的伸缩经济性，包括急剧下降的硅封装成本和由若干不同的电压调整器之间复制的共享功能性。

这些方案中的一部分甚至超越了电源管理的范畴，并可与音频多媒体数字信号编解码器、LED驱动器和其它的模拟功能相结合。这又为你的SoC处理器提供了综合的额外红利——集成的数字功能，并且把模拟电路集成到你的PMIC中。

通过参考设计，当有人已为你完成了最复杂的工作时，要建要一个高度有效的设备就变得非常容易了。这会减少调试带来的困难，并令你有更多的时间来集中开掘使你的设备有别于他人的独有特征。

5. 考虑未来的升级需要

就像你不需要一个徒有其表的SoC处理器一样，那些花架子你多少年也不会用到，你也不想要一个下周就得淘汰的SoC处理器。任何嵌入式方案中最棘手的部分在基础设计时就会出现，最好是在几年内你都能再利用这一设计，甚至在你要增加功能的时候。

如果你采用的SoC处理器仅具有你目前所需的功能性，如果你想增加任何性能，如补充外围设备时，你还需要选择一种不同的处理器。这就需要重新来过开发一种新的嵌入式设计。增加任何功能“即便是微不足道的功能”也变成了代价不菲的努力。

在开始设计工作时，你应当思考从现实意义上在两到三年内，你会把什么增加到你的设备中，那么你就应采用囊括了这些功能的SoC处理器，只要不凡事求全即可。例如，如果你正在设计一个数据录入设备，你可能不会需要多媒体加速器，那么你又何必为此而花钱呢。但是你或许想增加蓝牙性能。

如果你不打算现在用到它们，选择具有这些性能的SoC处理器，会使升级的过程少一些麻烦。这意味着使用支持功能的应用软件变更(或者，最糟情况下， 增加一个附加的连接器来改板)和一个完整的平台重新设计之间的不同。

结论

SoC处理器为你在一个紧凑型设计中提供了前所未有的功能性及节约功耗的能力，但还有许多选择。要使处理器发挥最大功用的关键是周密的思考你现在和将来需要的是什么，并且仔细地选择能符合这些需要的处理器和支持方案。其结果必然是一个具有快速上市时间的高度有效的嵌入式设备。