国半推出新串行接口技术便携式设备标准问题引起业界关注
国半推出新串行接口技术便携式设备标准问题引起业界关注
美国国家半导体亚太区便携式电源产品经理吴主祥
美国国家半导体公司 (National Semiconductor Corporation)公布一种被称为移动像素链路(MPL)的物理层技术，这种物理层技术的成功开发显示新一代串行接口已经朝着标准化方向迈出重要的第一步。这种新接口适用于可拍照手机及小型显示器，据称可彻底解决这类手机及显示器因采用宽平行总线互连而产生的各种问题，例如与电源、噪音及稳定性等有关的问题。
便携式设备是目前个人消费类电子产品中的一个应用热点，但由于功能和性能的不断丰富，产品设计本身也面临一些难以避免的挑战。以手机为例，增加照相和PDA等功能已经是目前手机的流行设计，未来的手机等移动设备还需要具有收发电子邮件甚至收看电视和其他视频等功能，一些这样的产品已经在市场上出现。所有这些产品中一个明显的发展趋势是需要更大显示屏幕，导致功耗和EMI增加等问题，传统的接口技术已经显露出应用的局限性。美国国家半导体亚太区便携式电源产品经理吴主祥表示：“为了确保手机内照相机及显示模块获得足够的支持，目前的手机大多采用宽阔、高速的并行接口为基带处理器、应用程序处理器、图像处理器及输入/输出器件提供线路互连。但这种传统的接口有多个设计上的局限。例如，这种接口会有电磁干扰的问题，功率及系统成本也较高，可靠性则较低，而且机械设计方面也有若干限制。美国国家半导体针对这些问题，推出的移动像素链路(MPL)的全新串行接口，致力推动业界采用MPL接口作为移动设备的宽阔并行互连线路，以便为图像传感器与显示器提供互连。MPL接口有助降低功率、电磁干扰及系统成本，但另一方面又可提高系统的可靠性，以及精简移动设备的机械设计。”
功耗、成本和EMI是便携式设备的三大设计挑战
据吴主祥介绍，MPL接口技术通过多个方法降低功耗。首先，MPL技术采用低电流模式信号传输电路传送数据，使系统电流不会超过几百mA，但仍确保系统可以提供几百Mbps的带宽。较低的电流及较低电压的供电有助限制开关电压尖峰，减少噪音，而且只为线路增添极微弱的电压。由于线路电压较低，因此无需将线路/负载电容充电/放电，比高摆幅信号传输电路更优。这款芯片组还设有节能功能(中断联系)，每当该接口无需工作时，可停止为其供应电流，以便为系统节省更多电力。此外，由于数据及时钟脉冲分开传送，因此接收器无需装设会消耗较多电能的锁相环路或编码器。若系统已有高速时钟脉冲，发送器也无需加设锁相环路或编码器。而在电磁干扰方面，MPL 接口技术具有采用10mV 的转换电压，具有极微弱的 dV/dT，信号传输状态电流限于150/450 mA，边沿较软 (soft edge) 的电流模式传输，信号线路及 MPL 接地之间的环路只有极微量的电流，时钟与频率同步，专用的电流回流路径/细小的环形天线等方面的优势，可以使EMI降到最低。
对于串行接口技术，可能设计工程师最关心的问题之一是数据传输速度。根据美国国家半导体公司的介绍，在最初的阶段，MPL专门针对40、80、160Mbps或以上的应用，这被认为已经是极高速的数据传输。美国国家半导体透露未来将传输率提高一倍至320Mbps，另据该公司模拟测试显示，高达千兆位以上的传送率是实际可行的。
标准化设计是便携式设备成功的关键
市场分析公司In-Stat/MDR 高级分析员 Neil Strother 表示：“由于手机产业的发展渐趋成熟，因此若要进一步节省成本，元件标准将发挥举足轻重的作用。厂商可以利用美国国家半导体的MPL解决方案降低移动电话的互连成本。美国国家半导体可以借着这个解决方案的推出，集合业界的力量一同解决这方面的问题。”
据业内人士分析，移动像素链路(MPL)标准的制定显示美国国家半导体致力为各移动设备接口确立一个开放式的标准。由于移动手机技术的发展已渐趋成熟，采用开放式的元件标准有助厂商降低可观的生产成本。系统设计工程师只要采用MPL解决方案，便可向不同厂商采购零部件，以及确保便携式设备可以发挥最高的性能。
在去年10月，美国国家半导体曾经和ARM公司合作推出PowerWise Interface 接口技术，作为系统电源管理的标准接口，为数字处理器及电源管理集成电路的连线互通提供一个开放式的业内标准，使便携式电子设备可以采用更先进的电源管理解决方案，使系统可以根据应用程序的实际工作量及操作情况灵活调减功耗。PowerWise 接口技术为不同硬件提供一个互连标准，使更多厂商可以利用这些先进的电源管理解决方案开发新一代的便携式电子产品。
本次国半推出的第一版的MPL物理层技术采用低功耗、低电磁干扰的设计，有一单端电流模式物理层器件将各种传统的并行接口直接串行化。这将解决手机宽视频通道、高功耗、高EMI产生的各种问题。手机制造商只要采用MPL物理层技术，便可从电缆(尤其昂贵的柔性电缆)缩小中节省成本，也可缩小集成电路封装及连接器的尺寸。而正在开发中的MPL Level 1基于同样的物理层技术，将提供公开的协议包，因此可在不同厂商的外围设备中互通。据了解，美国国家半导体正在与各大手机制造商合作，可望通过类似目前的移动设备产业处理器接口 (MIPI) 联盟制定一个MPL Level 1业界标准。
目前已经有一些全球著名的手机厂商如飞利浦、Sony-Ericsson 及 Wavecom表示支持美国国家半导体的移动像素链路技术。飞利浦移动显示系统公司首席技术官 Johan van de Ven 表示：“移动像素链路这类高速串行显示器接口解决方案的市场需求正日益增加，我们支持和认可客户这方面的需要。” Sony-Ericsson 公司副总裁 Kazuaki Takanose 表示：“由于移动电话提供的视频内容越来越多姿多采，因此厂商都需要成本低廉、性能可靠以及体积小巧的线路互连技术，将电话内不同的子元件连接起来。这个发展趋势令线路互连成为设计上日益重要的问题。MPL可望为业界提供一个标准化之路，使我们可以采购不同厂商的产品。”Wavecom 基带集成电路总监 Philippe Beche 表示：“移动像素链路架构的优点是可将柔性电缆内的电线数目大幅减少，使我们可以减低电磁干扰及功耗，确保我们的解决方案更具成本效益。采用移动像素链路技术之后，我们可以更快将应用于 Wavecom 解决方案的各种技术集成一起，然后集成到多种不同的客户设计之中。”
虽然MPL技术是美国国家半导体向业界推出的一个公开的便携式设备用的串行接口标准，可以解决图像传感器及显示器采用宽平行总线互连的问题，降低功耗，减少电磁干扰(EMI)，节省系统成本，提高移动设备的可靠性，以及精简产品的机械设计。但由于目前手机等便携式产品中的标准繁多，无论是手机制造商，还是元器件供应商在面临新标准的选择时，需要考虑涉及自身利益的许多因素。但就整个产业而言，移动设备的标准化无疑有助于产品的成功。■
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