Wi-Fi和微型硬盘在便携式产品中的应用

无线应用和个人数据存储这两个话题,无可置疑地正在成为现今便携式产品市场中最热门的话题。

无线应用尤其是无线上网,正在陆续地被便携式产品所采用,有如SONY(索尼)公司最新推出的PSP(PlayStationPortable)，就增添了802.11b无线上网功能。而其它产品如PDA和智能型手机，更是抢得先机将802.11b加入其里面。802.11b不但可以用于无线上网,它更是在便携式产品领域里开拓了全新的应用,如VoIP(VoiceoverIP)，就是帮助用户通过无线网络来实现免费通话。个人数据存储同样也得到大家得高度关注。从最近几年来微型硬盘的迅速发展，我们就可以看到个人数据存储在便携式产品里的突破。

众所周知，802.11从最起初的802.11b(11Mbps),发展至近年的802.11g(54Mbps)，它已成为无线网络的标准。也有很多厂商开发了他们自己的标准以提供更高的带宽，如SUPERA/G(108Mbps)。由于无线上网的飞速发展,802.11b提供的带宽已经难以满足用户的需求，而与此同时，802.11a/g在市场倍受关注，很多计

算机和笔记本电脑已经改用802.11a/g,802.11a/g大有取代802.11b之势。但是目前，尚无任何便携式产品有采用802.11a/g的标准，原因何在？

由于无线应用起初都是针对计算机市场,所以目前802.11a/g的接口都是采用CardBus或PCI/miniPCI。又因为CardBus和PCI/miniPCI是在计算机里最通用的接口，当需要转换到便携式产品上时,由于嵌入式处理器考虑到低引脚数和低功耗的因素,并没有采用类似的接口,使它们不能连接在一起，设计人员不得不面对接口的兼容性这一难题。以QuickLogic公司为例，通过提供一个业经验证的开发板和软件，得以实现通过miniPCI来加802.11a/g。目前QuickLogic公司拥有两种不同微处理器的参考设计板。第一是以Intel(英特尔)PXA嵌入式处理器为主的开发平台,如图1。它是一个以英特尔的MainstoneDVK(一个以PXA微处理器为主的开发板)为主的开发子板。此子板的主要接口是PXA处理器的VLIO(VariableLatencyI/O)。设计人员可以通过此子板和英特尔的DVK，连接任何以miniPCI为主的Wi-Fi模块来进行演示并把该设计整合到自己的设计里。QuickLogic公司的该EclipseII低功耗桥接解决方案待机电流仅为75mA,在文件传输时也只需12mA左右，而传输时带宽最高可达到30Mbps。

第二个开发板是由QuickLogic公司和瑞萨科技合作开发完成的VoIP参考板,如图2。它是一个完整的VoIP参考板，不但支持VoIP的完整功能，如声音的传输，更可以通过彩色LCD板和802.11a/g的带宽来支持影像的传输。它的按键也是以一般电话的取向为主,使用户可以很容易的就把此开发板纳入到自己的PCB板图里以缩短产品上市时间。

以上两种参考设计板均采用了802.11a/g模块，但在具体设计上仍存在不同。如图3，基于英特尔PXA的参考子板采用的设计是边带存储器的方式,其主要好处在于边带存储器能够提供较大的缓冲,从而实现提高带宽。如图4，瑞萨科技采用的是BUSMASTERINTERFACE,QuickLogic器件可以直接在这里存储数据到处理器主存储器里,而处理器无需直接参与数据传输。它同时具备了另一优势,就是在不用增加SRAM在PCB上的前提下，实现了空间节省和成本节约。

微型硬盘

微型硬盘市场正在迅速进入成熟发展期，做为便携式消费电子产品的存储媒介，它已得到市场的普遍认可。在过去几年间，微型硬盘存储容量取得显著提高，外形规格实现了小型化，其在便携式消费类电子产品中得到了很快应用。尽管如此，微型硬盘依然面临着重大的技术考验,就是它的功耗消耗量。

目前微型硬盘的功耗量还是在便携式产品里占据很大的部分，一般1.8寸的硬盘功耗消耗量就已达到400mA。如何通过降低硬盘的使用量以达到延长电池寿命已经成为微型硬盘应用的必要条件，而QuickLogic公司专门针对此项开发的微型硬盘开发参考子板为我们开启了一条突破技术瓶颈的新思路。请参考图5。

同英特尔MainStoneDVK为主的Wi-Fi子板一样，该子板也同样插在VLIO接口上。该子板的技术性突破，不仅是在提供参考设计给设计工程师，更是在提高系统带宽和延长电池寿命的技术瓶颈处指明了出路。

目前，一般便携式产品的锂电池功耗量为1,000mAh左右，1.8寸微型硬盘的功耗量为400mA左右，当其应用在便携式产品里的时候，这便成为一个很大的数字,它意味着该硬盘连续操作两个小时后就必须再次充电。为了减少硬盘的运转时间,目前普遍采用的设计方法是加载一个SDRAM，先行下载到SDRAM里,然后在SDRAM里执行命令。以MP3为例来看目前多数设计微型硬盘应用的标准。一个MP3文件大小为4MB左右,播放时间4分钟。苹果公司的iPOD里有32MB的SDRAM，将32MB的MP3(8首歌)传到SDRAM来执行时,硬盘可以停止运转32分钟左右，由此实现了功耗节省。并且，当直接在微盘执行文件时,存在着跳针的可能性，传送至SDRAM来执行就可避免一些跳歌的麻烦。

上述设计技巧存在两个重要的环节。第一是如何把档案从硬盘传输到SDRAM里，其次是如何提高传输时的带宽。目前多数嵌入式处理器并没有支持ATA接口(硬盘的标准接口,另一名称为IDE),如同上述Wi-Fi一样，它也需要一个桥接。QuickLogic采用的方法是将

一个完整的ATA控制器加到QuickLogic的器件里，在QuickLogic器件里的ATA控制器不仅提供所有有关硬盘传输,还带有双向缓冲(内设SRAM)以提高带宽,如图6。另外该器件还内置了SDRAM控制器,可以直接传送文件到SDRAM，从而处理器通过无需直接参与文件传输过程借以实现降低处理器功耗。目前QuickLogic所提供的该设计已能达到每秒钟10MB的传输带宽，传输32MB大小的文件就可在4秒钟不到的时间内完成，毫无疑问，这可以确保达到降低功耗的功能。

总结

目前，Wi-Fi和微型硬盘在便携式产品市场里尚属起步阶段，相信在不久的将来，随着Wi-Fi模块或微型硬盘和嵌入式处理器的兼容性问题得以解决，微型硬盘的功耗也会不断的降低以能更适用于便携式产品。关于微型硬盘的接口,目前CE-ATA规格说明书已定案,并有一些公司已经开始开发依此接口为主的产品。CE-ATA提供一个既简单又低功耗的接口,必将成为微型硬盘在便携式市场里的一大突破。QuickLogic公司所提供解决方案瞄准的是目前大家急需但难以解决的系统问题，尤其是在便携式产品上的需求。思路为不仅提供可靠的开发的参考板,更帮助开发需要的驱动程序给用户。通过提供业经验证的硬件和软件给用户并协助集成和调试，以实现提高系统可靠性,减少产品面市时间。继Wi-Fi和微型硬盘之后，QuickLogic将继续开发SDIO,CardBus和任何在便携式产品上会遇到的兼容问题。