便攜式設備創(chuàng)新發(fā)展道路

　　電源管理是便攜式設備不可忽視的重點，便攜式設備電源管理的目標是降低便攜式設備的用電量，盡可能延長電池的使用壽命。在這方面，便攜式設備處理器供應商和電源器件供應商都在積極探索更有效的電源管理技術。

　　ARM的智能能源管理(Intelligent Energy Manager)技術通過與操作系統(tǒng)和應用程序的合作，能夠根據需要動態(tài)地調整CPU性能，從而實現(xiàn)對能源的智能管理，顯著地降低了便攜式設備在使用過程中的功耗問題。

　　飛思卡爾的i.MX21應用處理器即使在進行多重作業(yè)時，也可以延長電池的使用壽命。這要得益于飛思卡爾的Smart Speed技術DD它意味著用戶能在電池耗盡之前完成所有工作。

　　在i.MX31/31L中飛思卡爾采用了更高級電源管理工藝技術，例如：自動動態(tài)電壓和頻率變換(DVFS)、動態(tài)處理溫度補償(DPTC)、有源偏移(Active well-bias)和電源閘控。

　　Intel的PXA27x則加入了wireless MMX技術和SpeedStep動態(tài)電源管理技術，不但大大增強了PXA270的媒體處理能力，而且極大降低了系統(tǒng)功耗，延長PMP產品的電池壽命。

　　除了通過處理器降低功耗外，降低其他元器件的功耗也是必須的。凌特公司電源產品部產品市場經理Tony Armstrong指出數(shù)碼相機、MP3 播放器、GPS 接收器和PDA 等便攜式產品大都通過AC適配器、USB 線或鋰離子電池提供電源。在這些電源之間的電源軌控制是一個很大的技術挑戰(zhàn)。直到最近，設計師還是通過分別采用多個 MOSFET、運算放大器等實現(xiàn)這個功能，但同時卻需要面對熱插入及巨大的浪涌電流等問題，而這將引起很大的系統(tǒng)問題。

　　他表示大部分以電池供電的便攜產品采用專用集成電路(ASIC)來解決電池充電、電源路徑控制、提供多路供電以及實現(xiàn)如真正輸出斷接和精確USB電流限制等保護功能。采用這種方法的原因顯而易見，因為這樣用一個器件就可以滿足所有電源管理需求?？上У氖牵@種方法同樣有缺點。首先，ASIC是通過特定晶圓制造工藝而制造，因此難以為各項功能實現(xiàn)性能最優(yōu)化。其次，ASIC的定義和開發(fā)周期通常很長，在要求設計周期短且動態(tài)變化快的今天，這一問題變得越來越重要。從概念到出貨，電源管理ASIC往往需要用上一年半時間。而在此期間，某一產品的設計需求可能已經變化了三次了。

　　隨著便攜式設備處理器工作電壓不斷降低，電源管理也面臨新的挑戰(zhàn)。Tony Armstrong指出亞微米的CMOS制造工藝，把CPU 和 DSP 電壓降至 1V 以下。這要求新一代電源轉換集成電路的電壓輸入必須很低，而且提供的輸出電壓也要低于 1V，同時還要具有相適應的輸出電流、高轉換效率、低噪聲及扁平緊湊的引腳。隨著 DSP 核心電壓降至 1V 甚至更低，更需要以低電壓提供電源。

　　除了在處理器方面進行有效降低功耗外，便攜式設備的顯示方面的節(jié)電潛力尤其不能被忽視。目前，多數(shù)便攜式設備開始采用TFT LCD來顯示顯示用戶所需的不同類型信息和數(shù)據。制造商所面對的挑戰(zhàn)是確保用戶能在各種環(huán)境下從顯示屏上閱讀到信息。為了實現(xiàn)這個目標，他們必須為彩色 LCD 提供適量的背光。背光通常由白光發(fā)光二極管(LED)產生。同樣，這也要求用一種緊湊、有效和低噪聲方式為這些 LED供電。

　　不過，電源管理在采用新技術的同時也帶來了新的問題，這是便攜式開發(fā)人員要引起注意的。例如目前許多新型的電池供電型便攜式設備用開關電源取代了線性穩(wěn)壓器，從而延長電池壽命。不過，這也引發(fā)了新的設計問題，因為蜂窩手機有噪聲敏感的無線電路和板上敏感的 RF 接收器。噪聲發(fā)生器(開關電源)和噪聲敏感電路的結合可能會產生干擾。

　　傳統(tǒng)的解決方案是將噪聲發(fā)生電路和噪聲敏感電路分離開來。但由于目前的便攜式設備多將所有部件緊密封裝，所以這種方法已經不可行。采用屏蔽方法則無論在成本上還是體積上都行不通，傳統(tǒng)的開關電源是將噪聲能量集中到窄帶諧波中。然而，一旦其中一個諧波與敏感頻率相一致(例如，接收器中頻頻帶)就可能導致干擾。

　　凌特的Tony Armstrong指出已經成功實施的一個技術是通過擴展工作頻譜使開關頻率能通過偽隨機數(shù)(PRN)序列進行調制，從而去除窄帶諧波。凌特的LTC3251可在芯片上可實現(xiàn)擴頻操作。

　　便攜式設備的電源管理還涉及存儲、軟件的操作和漏電的控制等多個因素，都需要設計師仔細考慮。

　　顯示--絢麗真彩時代已經來臨

　　從單顯到多彩再到目前的真彩顯示乃至未來的OLED顯示，絢麗多姿的顯示畫面讓便攜式設備增色不少，目前，就連MP3音頻播放器也開始采用OLED顯示方式，可見顯示的重要性。

　　現(xiàn)今便攜式設備主要的顯示方式是采用STN和TFT LCD，在手機領域，主要的顯示方式還是color STN。但在數(shù)碼相機領域，主要采用TFT LCD顯示，而且在2003年，柯達就推出了采用OLED顯示的數(shù)碼相機。作為公認的未來顯示主流技術，業(yè)界對OLED渴望已久。“但OLED的缺點是壽命短，目前只能達到5000小時。”信利半導體公司一位負責人表示。

　　由于在亮度、對比度、色彩、厚度和功耗方面有出色的表現(xiàn)，消費者對OLED仍表示了期待。許多便攜式設備器件供應商如處理器供應商、電源器件供應商都對OLED表示了支持，紛紛宣布自己的產品支持這新興顯示方式，但專利和壽命制約了該技術的發(fā)展。市場上只有為數(shù)不多的便攜式產品采用這一顯示方式。

　　但OLED市場還是保持了高速增長勢態(tài)，iSuppli的數(shù)據顯示，2005年OLED面板的銷售收入將較2004年增長50.7%，達到6.15億美元。銷售量將再次幾乎翻番，達到6000萬部。而到2011年，OLED面板的銷售量將增長到3.41億，銷售收入將達到29億美元。

　　不過，隨著2005年柯達的幾項重要材料專利將過期，該公司正逐步開放其專利，隨著越來越多的公司加入OLED的生態(tài)鏈，預計其大規(guī)模普及已經為時不遠了。

　　嵌入式軟件----讓便攜式設備變得更加智能

　　如同PC軟件一樣，嵌入式軟件的應用將使便攜式設備變得更加智能。通過軟件，便攜式設備將實現(xiàn)更多豐富的功能。

　　目前，在便攜式設備中應用最多的還僅是操作系統(tǒng)。現(xiàn)今，主要有四大操作系統(tǒng)應用于便攜式設備，它們是Symbian、Linux、Palm OS 和微軟的Windows Mobile，最新的統(tǒng)計數(shù)據顯示，在智能手機領域，應用最多的還是Symbian，市場占有率超過了76%，但是Linux操作系統(tǒng)增長很快，已有去年的3.4%增長到13.7%，成為第二大操作系統(tǒng)。

　　隨著消費電子設備日益智能化，操作系統(tǒng)軟件的左右日益凸現(xiàn)。全球軟件巨頭微軟近日就與東芝合作，欲將其Window CE應用于消費電子設備高清DVD中。微軟還希望開發(fā)軟件支持家用消費電子設備之間的互操作和組網。

　　便攜式設備作為最常用的家用設備，未來其操作系統(tǒng)應當考慮這些需求。奇趣科技移動及嵌入式解決方案部產品總監(jiān)Adam Lawson表示：“便攜式設備操作系統(tǒng)關注的重點主要是小型化、多任務、易用性、易于下載/安裝/移除第三方應用軟件、組網、多媒體支持、游戲、數(shù)據共享、安全和防病毒等。”

　　他指出，便攜式設備操作系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢是：操作系統(tǒng)供應商會開發(fā)或集成他們自己的軟件開發(fā)工具，設備供應商會尋找可擴展的、互操作性好的、兼容性好的操作系統(tǒng)，這個操作系統(tǒng)還要能不同設備和芯片上工作;更快更低成本的硅架構會青睞Linux解決方案;而Linux會走向成熟并解決互操作性問題。

　　他表示奇趣科技的Qtopia嵌入式Linux解決方案可以提供通用性的應用平臺，也可以用于特定的垂直市場，可在功能、效率、軟件大小方面提供很好的折中。