marvell（pxa920_TD智能手机芯片深解）

电子爱好者网讯：Marvell PXA920芯片组由Marvell公司于2009年研发推出。属于PXA900系列，是TD-SCDMA智能手机的廉价芯片组。

Marvell PXA920是一种xscale架构，采用65纳米制造技术。默认主频为806Mhz，波动频率为156Mhz至806Mhz，智能降频系列为806 MHz-624 MHz-520 MHz-416 MHz-312 MHz-156 MHz。cpu性能为1130 DMIPS，处理器内置128kb的L2缓存。支持最初由ARMv5 Intel MMX2 Marville创建的Marvell88sv331指令集。

Xscale架构是ARMV5 cpu技术的延伸和优化，不是ARMV5架构，不是普通的ARM9架构。在相同频率下，CPU性能远高于ARM9，接近甚至高于ARM11架构。

pxa920的1130mips的cpu性能高于高通的msm7227t 800mhz 960mips，msm7227 600mhz 720mips，联发科的mt6573 650mhz 700mips，博通的bcm2727 680mhz 820mips。最高400mhz内存支持LP DDR1，最高传输速率400Mbps，最高内存带宽1600 MB/s.

XSCALE架构：

Xscale架构是intel于2002年2月正式发布的arm架构。根据arm v5te指令集自主开发，兼容armv5TE ISA指令集(不支持浮点指令集)，支持16位Thumb指令和DSP扩展。是第一个突破5级流水线，达到7级流水线的ARM架构。除了不能直接支持Java解码和V6 SIMD指令集，所有性能参数都非常接近ARM11内核。

Xsale架构支持英特尔的无线MMX指令集，这是一个64位simd指令集，可以有效增强文章、3D图形、音频等SIMD元素的处理效率，显著提升多媒体处理性能。同时，mmx指令集也使得xscale架构成为第一个支持64位指令集的arm架构。执行一条64位指令相当于执行两条32位指令，其他主流arm架构只支持arm v8指令集之后的64位指令集。无线MMX与PC上的SSE和SSE2不兼容，但功能相当类似。程序员不需要重新编写算法或程序指令，只需简单调整计算精度和数据表示，使软件兼容dxt标准，实现无线MMX的优化。

Xscale架构兼容x86，使其广泛应用于Pocket PC和Palm平台的PDA产品中，成为该领域事实上的主宰，在之前的wm和wince产品中显示出巨大的威力。2006年，英特尔清理通信芯片业务，以6亿美元的价格将xscale架构转让给Marvell。

Marvell PXA920包含应用处理器和通信处理器(无线调制解调器)，并具有Marvell集成电源管理和音频协处理芯片、RF收发器和Marvell 802.11 WLAN/BT/FM TX/RX。

Marvell PXA920处理器芯片基于Marvell PXA9系列三核架构(代号Tavor)。目前，该处理器已支持中国移动OMS系统(OPhone平台)和Android等业界所有主流的智能手机开放操作系统。Marvell PXA920采用兼容ARM指令集的高性能Sheeva专用处理器，集成基于Release7版本TD-SCDMA/TD-HSDPA/TD-HSUPA的基带处理器，支持EDGE。

内置SRAM

内置启动ROM-安全启动ROM，支持从NAND启动。

使用安全引导、根私钥保护和安全JTAG重启来保证移动安全；支持多生命周期状态，在芯片制造、设备制造、设备部署、故障分析阶段保护处理器机密。

集成3.5G调制解调器和协议栈，3G/WLAN/BT共存，支持运营商IMS、VoIP等高级业务。

多媒体：

以30 fps播放H.264、WMV和MPEG-4、H.263格式的720p文章；以30 fps的速度捕捉H.264、 WMV和MPEG-4、H.263格式的D1分辨率文章。

高达每秒1000万个三角形(连续率)和每秒2000万个三角形(50%拒绝率)的3D图形能力；综合2D加速器；支持行业标准API。

Marvell独特的音频加速器子系统可以通过音频流技术实现低功耗音频播放。

图像传感器支持，适用于带MIPI CSI-2和para的主要和辅助智能图像传感器

液晶控制器通过同步信号支持8/16/18位并行智能面板接口或16/18/24位并行有源矩阵接口上的并行液晶显示；主/从显示器支持同时堆叠多达4个显示器，无需改变和旋转即可缩放。

PXA920智能手机解决方案的特点

一、高性能

CPU处理器采用Sheeva CPU核心技术，支持800-1000MHz的处理速度。内置SRAM和BootROM。该处理器通过安全启动、密钥保护和安全JTAG重启来确保移动安全性。

通信处理器由ARM9和DSP组成，具有数据包处理加速器和L1/L2缓存。

改进后的ARM架构带来了更大的扩展空间，为添加新功能和提升性能留下了空间。Marvell拥有自主知识产权的改进优化的ARM架构，完全兼容ARM指令，给嵌入式系统的开发者带来了极大的便利。

三核硬件架构有一个专用调制解调器和一个应用处理器内核。其中，采用Marvell Sheeva CPU技术的应用处理器向下兼容XScale CPU内核。基于这种架构，该平台实现了通用应用处理器软件栈在各种空中接口和手机网络之间的重用，并能防止应用处理器(AP)和调制解调器分离子系统之间的有害干扰。高性能的内存架构可以实现外部内存共享，并且不会因为闪存和DDR独立而带来额外的成本和空间开销。在AP和modem之间使用共享的外部DDR，具有高性能、高效率的处理器内部通信接口，降低了BOM成本。图1描绘了PXA 920通信平台框图。

图一。PXA920通信平台框图

该终端的高速数据传输性能高达HSDPA 2.8 Mbps和HSUPA 2.2 Mbps。手机解决方案集成了3.5G调制解调器和协议栈，符合全球领先运营商的标准。3G/WLAN/蓝牙共存，支持运营商的IMS、VoIP等高级业务。通过大量的IOT试验、GCF试验、中国野外试验和通信网络传输验证了这一点。

终端高速传输数据操作系统(OS)软件平台支持所有领先的开放操作系统(OS)软件平台，包括Linux、Android、OMS和Windows Mobile。图2是TD智能手机架构的示意图。

图二。TD智能手机架构示意图

多媒体应用包括文章、3D、音频、图像和显示功能。支持以30 fps播放H.264、WMV和MPEG-4、H.263格式的720p文章；以30 fps的速度捕捉H.264、WMV和MPEG-4、H.263格式的D1分辨率文章；它拥有每秒1200万个三角形(连续率)的最大处理能力和每秒2400万个三角形(50%拒绝率)的3D图形能力，集成了2D加速器，支持行业标准API独特的音频加速器子系统，可通过音频流技术实现低功耗音频播放；支持图像传感器，适用于具有MIPI CSI-2和并行接口的主要和辅助智能图像传感器，并支持MIPI CSI 2串行接口。液晶显示控制器通过同步信号支持8/16/18位并行智能面板接口或16/18/24位并行有源矩阵接口上的并行液晶显示。主/从显示器支持同时堆叠多达四台显示器，无需改变和旋转即可缩放。

单芯片结构，包括CP和AP。整体解决方案的封装结构包括射频器件、智能电源管理芯片、无线801.11n/WiFi/蓝牙/FM等少数芯片。简化的结构使OEM手机厂商能够加快设计进程，缩短开发周期，提高投放市场的速度。

二、低功耗

采用先进的半导体技术有利于降低功耗。55纳米工艺可节省约10-20%的功耗。这样配备的TD智能手机比目前市场上大多数65 nm芯片的手机更容易做得更紧凑。内置应用处理器和调制解调器的终端专用系统芯片SoC消除了额外的开销，为降低功耗奠定了基础。印制板上的电路数量少，典型的参考设计可以小到51X51，机身更薄。另外电源管理效率高，所以手机功耗低

提高电源管理效率是关键。电源管理技术一直是人们关注的焦点，电源管理PM芯片包含了很多专利。首先是减少元器件数量，少配置几组芯片，注意降低电流。使用PXA 920的手机一般充电间隔时间长，待机时间也更长，用户体验自然更满意。

芯片尺寸很小。由于线宽小、密度高，PXA 920芯片的封装尺寸只有1212。如此小的面积不仅具有低功耗的优势，还为终端带来了设计空间。用户都喜欢轻薄时尚的外观。

功耗优化。目前从2G、3G语音和高速数据下载上传的测试来看，功耗相当低。经过一系列的现场测试，在提交工程样品和量产的过程中，功耗优化已经达到了卓越的水平。

三、低成本

价格合理。瞄准大众市场，让广大用户用得起，也就是用中低端价格的中高端智能手机，是运营商和芯片设计者的共同心愿。智能终端成本大幅降低的时候，就是互联网数据应用走向大众的时候。要生产普通人买得起的TD智能手机，必须依靠技术创新。

半导体工艺采用55纳米技术。线宽的减小涉及到从设计、布线到工艺生产线的一系列决策。国内新投入的12寸晶圆生产线，从90纳米到65纳米，再到55纳米、40纳米，也不乏性价比因素的考虑。未来的LTE产品将锁定在32 nm和28 nm。半导体技术的核心是保持高水平的良率，这需要丰富的经验和勇气。每个晶片的芯片产量相应增加，并且成本也降低。

BOM比较低。单片高度集成后，套管结构非常紧凑，整个器件数量减少。PXA 920处理器本身将通信处理器和应用处理器集成在同一个系统芯片SoC中，剩余芯片不多。该套件主要包括射频设备、电源管理芯片和包括802.11n、WiFi、蓝牙和FM功能的无线设备。

这种结构带来了成本的降低。