具有多媒体和网络处理功能的SoC芯片
上海杰德微电子有限公司的Z228芯片是典型的应用处理器。采用台积电0.13um工艺，核心电压为1.2V，I/O电压为2.5/3.3V，封装为441-TFBGA。从图1可以看出，Z228芯片的外观比人民币50美分的略小。
图1:Z228芯片物理图。
你可以把Z228想象成一个超小型的笔记本电脑主板(不含DRAM和硬盘等。)，再加上显示屏、键盘、鼠标、网口等外设，就变成了一台袖珍笔记本电脑。这反映了片上系统(SoC)的概念。事实上，Z228是一款高度集成的SoC芯片，具有硬件的高性能、低成本和软件的灵活性。其框图如图2所示。
从图2可以看出，芯片软件的灵活性主要通过ARM926EJ内核来体现。目前几乎所有的应用处理器都使用ARM内核。从某种意义上来说，ARM可以算是便携终端领域事实上的标准，很多兼容ARM指令集的软件都可以从网上下载。芯片中硬件的高性能和低成本主要通过MPEG-4引擎和图像处理引擎来体现。视频编解码操作和图像处理全部由硬件实现，大大减轻了ARM核的负担，显著延长了终端的续航时间。采用硬件方案的另一个好处是不需要独立开发或者从第三方购买多媒体编解码软件，从而缩短开发周期，降低研发成本。
下面将介绍Z228芯片的技术特点和应用。
1.ARM926EJ内核
Z228采用ARM9系列中最高端的ARM926EJ处理器核心，在0.13um工艺下核心主频可达300MHz。它是专门为多任务移动应用软件设计的，兼顾了高性能和低功耗的要求。在该内核的支持下，Z228可以流畅地运行音频、视频、图像、2D图形和Java 3D游戏等多媒体应用。
图2:2:Z228芯片功能框图
Z228中的ARM926EJ内核包含16KB指令缓存和16KB数据缓存，具有TCM接口。内存管理单元(MMU)支持嵌入式操作系统，如WinCE和Linux。Z228采用矩阵AMBA总线(MAB)为高吞吐量的数据应用提供足够的带宽。ARM926EJ采用ARMv5TEJ指令集，向下兼容ARMv4指令集，支持流行的ARM开发调试系统，可以最大程度的保护终端设备厂商的软件投资。
Z228支持ARM的JazelleTM加速技术，可以大大提高Java程序的运行速度，并保持极低的功耗。移动协处理器通过实现SAD引擎，提高视频编码效率50%以上。
2.MPEG-4编解码器引擎
Z228内置MPEG-4/H.263硬件编解码引擎。在进行VGA@30fps的全双工编解码时，ARM926EJ的负载极低(不到5%)，可以流畅运行操作系统和其他应用。相比只支持CIF尺寸的主流芯片，Z228在视频性能上更有优势。比特率高达8Mbps的实时解码毫无停顿感。另外，相对于CIF，高质量VGA视频在PC上回放时图像画面更大，输出到电视的效果也更好。
其全硬件实现使得软件干预更少，提高了产品的稳定性。该引擎采用专利运动估计技术，非常省电，VGA@30fps全双工编解码时功耗低于120mW。
图3:无错解码图像。图4:4:Z228的解码图像。
为了在低比特率传输条件下提供优异的图像质量，该引擎具有视频防错功能，包括切片再同步、数据分区、可逆长编码(RVLC)和报头扩频码(HEC)，显著提高了无线环境下视频传输的鲁棒性。对比图3和图4，我们可以看到Z228防错技术在提高图像质量方面的优越性能。
Z228还拥有高性能的全硬件视频后处理引擎，支持色度空间转换、任意尺度的图像缩放、去块/去块滤波、亮度/对比度/饱和度校正、抖动、图像遮罩、画中画等功能。解码后的视频图像经过引擎处理，直接显示在屏幕上，无需CPU干预，视频播放流畅，不增加功耗。
3.视频接口加速引擎
Z228内置视频接口加速引擎，采用杰德专利的可配置图像处理流水线技术，包括EBBI插值还原、AWBA白平衡调整、IBCSA图像校正、Gamma色彩校正、HPFS数码变焦、ADNR去噪、DES边缘增强等模块。加速引擎可通过CMOS/CCD图像传感器接口电路与市场主流CMOS/CCD传感器模块连接，支持RAW、RGB、YUV等多种输入格式。Z228集成高品质JPEG编解码模块，可拍摄高达1.6万像素的静止画面。电子取景和屏幕菜单功能也由硬件完成。
图5:5:Z228芯片的软件架构。
此外，加速引擎还拥有CCIR656/601输入输出接口，方便与电视接口连接，提供电视录制、电视输出等热门娱乐应用。
4.外围接口
Z228作为一款高度集成的SoC芯片，内置了各种硬件接口，不仅给系统开发者带来了便利，也有效降低了产品的成本和体积。
Z228支持双屏显示:24位真彩色主LCD，分辨率为SVGA(800x600)，智能LCD模块，同时作为副屏和主屏工作。Z228支持触摸屏，方便开发PDA、学习机、高端智能手机。
Z228内置USB OTG接口，使产品不仅可以方便地与PC主机及其外围设备通信，还可以方便地连接USB存储设备、USB打印机或其他支持USB协议的移动设备。
图Z228芯片的开发板。
根据移动设备对大容量存储卡的要求，Z228集成了SD/CF/PCMCIA接口，支持最高4GB容量的扩展。
Z228还内置其他外设接口，可与2G/2.5G/3G基带芯片、蓝牙控制器、以太网芯片、模拟音频编解码器、电视编码器、红外收发器、微硬盘等各种设备互联。，从而开发差异化产品。
5.嵌入式软件
嵌入式软件在SoC研发中起着非常重要的作用。它体现了产品的差异化，充当了用户和硬件之间的桥梁，是决定产品成败的关键。Z228的嵌入式软件采用分层弹性架构，如图5所示。
硬件抽象层包括板级支持包(BSP)、驱动程序以及诊断和调试工具。BSP由引导程序和硬件配置文件组成，提供系统启动时的软件环境。硬件抽象层在逻辑上最小化了软硬件模块的耦合度，便于加快软硬件协同验证，缩短开发周期。OS层提供对主流嵌入式操作系统的支持，如WinCE5.0、Linux2.6.15等。协议层主要包括必要的中间件，如SIP、RTP、RTSP和多媒体库。从协议层抽象出几个API供应用层调用。
Z228的软件开发包由硬件抽象层和应用层组成。它遵循模块化设计原则，在结构上具有可扩展性和灵活性。根据不同的设备和应用，开发人员可以进行适当的削减，以在成本和性能之间取得平衡。
6.应用示例
基于Z228芯片，Jade提供了具有丰富接口的系统板和开发套件，如图6所示。在此基础上，R&D人员可以快速开发不同功能的产品。
智能手机。基于Z228芯片，研究人员只需少量设备就能快速开发出功能强大的多媒体智能手机。Z228可以通过UART或68K接口与基带芯片通信。Z228支持主流嵌入式操作系统，支持高质量音视频通信，具有数码相机/摄像机功能和PDA功能，具有软件扩展能力。Z228实现了高效的电源管理，提供多种工作模式，可以有效延长智能手机的续航时间。
PMP/MP4 .Z228强大的多媒体性能和丰富的外设接口是高端融合PMP的基本特性。基于Z228的PMP可以外接硬盘、存储卡、摄像头模块、FM模块、蓝牙模块、802.11模块，集拍照、录像、音乐、FM收音、录音、电视录制输出、无线传输、数字伴侣等多种功能于一体。内置的ARM926EJ处理器还可以运行嵌入式操作系统，支持Java游戏、Flash插件、即时通讯软件、电子书等。，充分体现了PMP产品的差异化。
视频监控。Z228是构建视频监控系统的理想选择。其内置的ARM9处理器和硬件视频编解码器有利于开发更加灵活廉价的分布式终端设备和基于IP的监控网络，符合视频监控向网络化、数字化、智能化发展的趋势。Z228的高级视频压缩算法可以在较低的带宽(小于700kbps)下提供良好的图像质量(大于30dB)。在低延迟模式下，端到端延迟(不包括传输延迟)小于60msARM9处理器的存在使得音视频同步的实现更加方便。
可视电话。Z228可以用来设计低成本的可视电话和视频会议系统。使用Z228，结合彩色图像传感器模块和LCD显示模块，该产品可以传输双向MPEG-4视频信号。VGA大小的图像，加上低延迟模式和防错技术，可以显著改善用户体验。ARM926EJ处理器可以运行SIP协议栈，动态调整视频流的比特率，以适应不同的信道带宽。