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WiFi微硬盤在便攜產品中的應用
無線應用和個人數據存儲這兩個話題, 無可置疑地正在成為現今便攜式產品市場中最熱門的話題。
無線應用尤其是無線上網, 正在陸續地被便攜式產品所采用, 有如SONY(索尼)公司最新推出的PSP (Play Station Portable)，就增添了802.11b無線上網功能。而其它產品如PDA和智能型手機，更是搶得先機將802.11b加入其里面。802.11b不但可以用于無線上網, 它更是在便攜式產品領域里開拓了全新的應用, 如VoIP(Voice over IP)，就是幫助用戶通過無線網絡來實現免費通話。個人數據存儲同樣也得到大家得高度關注。從最近幾年來微型硬盤的迅速發展，我們就可以看到個人數據存儲在便攜式產品里的突破。
眾所周知，802.11從最起初的802.11b(11Mbps), 發展至近年的802.11g(54Mbps)，它已成為無線網絡的標準。也有很多廠商開發了他們自己的標準以提供更高的帶寬，如SUPER A/G(108Mbps)。由于無線上網的飛速發展, 802.11b提供的帶寬已經難以滿足用戶的需求，而與此同時，802.11a/g在市場倍受關注，很多計算機和筆記本電腦已經改用802.11a/g, 802.11a/g大有取代 802.11b之勢。 但是目前，尚無任何便攜式產品有采用802.11a/g的標準，原因何在?
由于無線應用起初都是針對計算機市場, 所以目前802.11a/g的接口都是采用CardBus或PCI/miniPCI。又因為CardBus和PCI/miniPCI是在計算機里最通用的接口，當需要轉換到便攜式產品上時, 由于嵌入式處理器考慮到低引腳數和低功耗的因素, 并沒有采用類似的接口, 使它們不能連接在一起，設計人員不得不面對接口的兼容性這一難題。 以QuickLogic公司為例，通過提供一個業經驗證的開發板和軟件，得以實現通過miniPCI來加802.11a/g。目前QuickLogic公司擁有兩種不同微處理器的參考設計板。 第一是以Intel(英特爾)PXA 嵌入式處理器為主的開發平臺, 如圖1。 它是一個以英特爾的Mainstone DVK(一個以PXA 微處理器為主的開發板)為主的開發子板。 此子板的主要接口是PXA處理器的VLIO (Variable Latency I/O)。 設計人員可以通過此子板和英特爾的DVK，連接任何以miniPCI為主的Wi-Fi模塊來進行演示并把該設計整合到自己的設計里。 QuickLogic公司的該Eclipse II 低功耗橋接解決方案待機電流僅為75mA, 在文件傳輸時也只需12mA左右，而傳輸時帶寬最高可達到30Mbps。
第二個開發板是由QuickLogic公司和瑞薩科技合作開發完成的VoIP參考板, 如圖2。 它是一個完整的VoIP參考板，不但支持VoIP的完整功能，如聲音的傳輸，更可以通過彩色LCD板和802.11a/g的帶寬來支持影像的傳輸。它的按鍵也是以一般電話的取向為主, 使用戶可以很容易的就把此開發板納入到自己的PCB板圖里以縮短產品上市時間。
以上兩種參考設計板均采用了802.11a/g模塊，但在具體設計上仍存在不同。如圖3，基于英特爾PXA的參考子板采用的設計是邊帶存儲器的方式, 其主要好處在于邊帶存儲器能夠提供較大的緩沖, 從而實現提高帶寬。如圖4，瑞薩科技采用的是BUS MASTER INTERFACE, QuickLogic器件可以直接在這里存儲數據到處理器主存儲器里, 而處理器無需直接參與數據傳輸。它同時具備了另一優勢, 就是在不用增加SRAM在PCB上的前提下，實現了空間節省和成本節約。
微型硬盤
微型硬盤市場正在迅速進入成熟發展期，做為便攜式消費電子產品的存儲媒介，它已得到市場的普遍認可。在過去幾年間，微型硬盤存儲容量取得顯著提高，外形規格實現了小型化，其在便攜式消費類電子產品中得到了很快應用。盡管如此，微型硬盤依然面臨著重大的技術考驗, 就是它的功耗消耗量。 目前微型硬盤的功耗量還是在便攜式產品里占據很大的部分，一般1.8寸的硬盤功耗消耗量就已達到400mA。 如何通過降低硬盤的使用量以達到延長電池壽命已經成為微型硬盤應用的必要條件，而QuickLogic公司專門針對此項開發的微型硬盤開發參考子板為我們開啟了一條突破技術瓶頸的新思路。請參考圖5。
同英特爾MainStone DVK為主的Wi-Fi子板一樣，該子板也同樣插在VLIO接口上。 該子板的技術性突破，不僅是在提供參考設計給設計工程師，更是在提高系統帶寬和延長電池壽命的技術瓶頸處指明了出路。
目前，一般便攜式產品的鋰電池功耗量為1,000mAh左右，1.8寸微型硬盤的功耗量為400mA左右，當其應用在便攜式產品里的時候，這便成為一個很大的數字, 它意味著該硬盤連續操作兩個小時后就必須再次充電。為了減少硬盤的運轉時間, 目前普遍采用的設計方法是加載一個SDRAM，先行下載到SDRAM里, 然后在SDRAM里執行命令。以MP3為例來看目前多數設計微型硬盤應用的標準。一個MP3文件大小為4MB左右, 播放時間4分鐘。蘋果公司的iPOD里有32MB的SDRAM，將32MB的MP3(8首歌)傳到SDRAM來執行時, 硬盤可以停止運轉32分鐘左右，由此實現了功耗節省。并且，當直接在微盤執行文件時, 存在著跳針的可能性，傳送至SDRAM來執行就可避免一些跳歌的麻煩。上述設計技巧存在兩個重要的環節。第一是如何把檔案從硬盤傳輸到SDRAM里，其次是如何提高傳輸時的帶寬。 目前多數嵌入式處理器并沒有支持ATA接口(硬盤的標準接口, 另一名稱為IDE), 如同上述Wi-Fi一樣，它也需要一個橋接。 QuickLogic采用的方法是將一個完整的ATA控制器加到QuickLogic的器件里，在QuickLogic器件里的ATA控制器不僅提供所有有關硬盤傳輸, 還帶有雙向緩沖(內設SRAM)以提高帶寬, 如圖6。另外該器件還內置了SDRAM控制器, 可以直接傳送文件到SDRAM，從而處理器通過無需直接參與文件傳輸過程借以實現降低處理器功耗。目前QuickLogic所提供的該設計已能達到每秒鐘10MB的傳輸帶寬，傳輸32MB大小的文件就可在4秒鐘不到的時間內完成，毫無疑問，這可以確保達到降低功耗的功能。
總結
目前，Wi-Fi和微型硬盤在便攜式產品市場里尚屬起步階段，相信在不久的將來，隨著Wi-Fi模塊或微型硬盤和嵌入式處理器的兼容性問題得以解決，微型硬盤的功耗也會不斷的降低以能更適用于便攜式產品。關于微型硬盤的接口, 目前CE-ATA規格說明書已定案, 并有一些公司已經開始開發依此接口為主的產品。 CE-ATA提供一個既簡單又低功耗的接口, 必將成為微型硬盤在便攜式市場里的一大突破。QuickLogic公司所提供解決方案瞄準的是目前大家急需但難以解決的系統問題，尤其是在便攜式產品上的需求。思路為不僅提供可靠的開發的參考板, 更幫助開發需要的驅動程序給用戶。通過提供業經驗證的硬件和軟件給用戶并協助集成和調試，以實現提高系統可靠性, 減少產品面市時間。繼Wi-Fi和微型硬盤之后，QuickLogic將繼續開發SDIO, CardBus和任何在便攜式產品上會遇到的兼容問題。
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