采用West Bridge架构提升系统性能、缩短开发周期、并降低便携式消费类电子产品的成本
过去 10 年来，便携式电子产品市场发展迅速、蒸蒸日上，大量新产品不断涌现，而且产品价格也越来越为消费者所能接受。市场中同时也出现了众多最受欢迎的应用，它们对产品性能也在不断提出更高的要求。MP3 播放器自 20 世纪 90 年代末出现以来，就一直是推动技术实现革命性发展的、最早期的便携式消费类电子产品之一。从仅支持简单数码音乐回放功能的电池供电型便携式产品开始，设计人员将“MP3 播放器”这一概念不断推进发展，现在已经可支持更丰富的复杂功能。在此情况下，诸如个人媒体播放器(PMP)与支持音乐功能的手持终端等集成产品不断推出。以Apple iPod为例，其已从简单的MP3播放器发展成为一系列具备高级功能的 PMP 与手持终端产品。最新推出的iPod Touch不仅支持图片/视频回放，而且还拥有针对移动因特网浏览的内置WiFi等高级特性。此外，个人导航设备 (PND)、便携式掌上游戏机、电子词典以及电子相框等其他消费类电子产品也遵循着相同的功能集成趋势不断发展;但是，当前的便携式消费类电子产品的设计仍然面临着一些技术挑战。集成最新技术
消费类电子产品拥有越来越丰富的特性以及越来越高的集成度，与此同时，嵌入式处理器厂商也在飞速发展集成技术，以努力推出特色化的解决方案，力图在竞争中脱颖而出。市场上最新的处理器拥有众多可满足目标应用的流行特性;但是，许多最新的海量存储与外设标准尚未获得支持。这主要是由于海量存储与外设技术的发展速度大大高于处理器核心技术的发展。处理器设计周期一般为 2 年，在此期间，肯定又已经发布了新的海量存储与外设标准了。处理器要想跟上这种最新标准的发展速度是不现实的，因此系统设计人员应当采用外部桥接器作为嵌入式处理器的补充，以支持最新的海量存储与外设。
性能
人们通常容易犯的错误是，总想选择一款支持最多特性的处理器，往往忽视了质量的重要性。就此而言，系统设计人员必须在各种集成功能之间进行权衡取舍，确保嵌入式处理器的工作性能。通常，具备过多特性的产品往往不能实现最佳系统性能，在激烈的市场竞争中也将流于失败。
灵活性/可扩展性
随着技术的快速发展，厂商能否取得成功很大程度上取决于能否满足快速变化的消费者需求。成功的关键是应定期推出新产品，保持品牌在市场上的新鲜感。同时，还应推出可满足不同客户群需求的系列产品，这非常重要。不仅要快速推出产品，更重要的是，必须做到推出产品的高效性。系统设计人员必须采用灵活性高、可扩展性强的组件，以充分发挥设计架构重复使用的优势，这样才能降低成本、缩短设计周期。
成本
最大限度地降低材料清单 (BoM) 和制造成本是所有消费类电子产品厂商所共同追求的目标。厂商希望每种产品都能在其寿命周期内实现大规模投产，因此即便在成本上略有差异，也会对产品在市场上的盈利性造成极大影响。
West BridgeTM 技术及其独特的架构
为了应对上述挑战，赛普拉斯半导体公司于2006年12月推出了具有革命性突破的West Bridge概念。正如 PC 领域中的南桥、北桥一样，West Bridge 系列产品主要是为了将嵌入式系统的主处理器与外部周边连接。Astoria是第二代West Bridge系列，专门针对消费类电子产品的海量存储和外设控制器而推出。由于West Bridge主要面向便携式应用领域，因此不仅产品尺寸小，而且功耗也非常低。图 1 给出了 Astoria 的架构原理方框图。
图1 West Bridge Astoria架构原理方框图
West Bridge Astoria具有三个接口：一个处理器“P”端口、一个高速USB“U”端口，以及一个海量存储“S”端口。“P”端口支持嵌入式处理器连接，同时还支持硬件 DMA 存取。Astoria采用灵活而可配置的“P”端口，可支持不同处理器上的各种标准接口。“U”端口提供USB2.0高速USB链接，“S”端口经配置后能够支持各种海量存储器件，如 SD/SDHC、SDIO、MMC、CE-ATA以及SLC/MLC NAND 等。
图1中的红色箭头显示了三个端口之间可能的数据路径，其中所采用的是 West Bridge Astoria实现了革命性突破的至独立多媒体的同时链接 (SLIM) 架构。该 SLIM构架使所有三个数据路径能够同时运行，从而实现海量存储与外设功能的多任务执行。
支持最新标准
如前所述，当前市场上的嵌入式处理器不能为最新的海量存储和外设标准提供足够的支持，有时甚至完全不能支持。West Bridge 能支持 USB 2.0 高速等最新的外设连接标准，此外还支持 SLC/MLC NAND、SD2.0 SDHC/SDIO、MMC4.2 以及 CE-ATA 等新型海量存储器件。West Bridge器件的设计周期也大大比完全成熟的处理器设计周期要短。因此，我们可以预见，就像 PC 领域的南桥、北桥一样，West Bridge 将成为嵌入式系统的必需的处理器，来支持最新的技术标准。
优化的高速USB与海量存储性能
图 2 显示了 USB 2.0 高速实施方案的典型示例，其中的嵌入式处理器集成了高速 USB SIE 与外部收发器。从PC传出的数据首先穿过高速USB2.0信号高速管道，并缓冲至 SDRAM 中。处理器随后从SDRAM读取数据，并写入海量存储设备。这一系列中间传输机制不仅会防碍系统充分发挥高速USB的性能，而且还会在软件未经认真优化的情况下显著拖慢整体系统速度。因此，采用这种架构通常不能获得最佳的消费者使用体验。
图 2 带集成高速 USB 控制器的系统数据流程
与图2所示的架构不同，图3显示的West Bridge架构能够直接将存储器件连接至West Bridge。数据传输完全不会占用处理器资源，因为处理器不再位于数据路径上，从而让处理器留下更多的带宽，使处理器能够拥有更多的资源来处理更重要的任务。
图3 采用West Bridge实现的从PC到海量存储单元的直接数据路径
从PC到海量存储单元的直接路径可显著提升高效吞吐性能。赛普拉斯针对目前市场中不同消费类电子产品的 USB 吞吐量做了基准测试。该基准测试在可控环境中进行，表1列出了相关结果。出于保密原因，产品名称在此并未公开。
表 1 PC 至海量存储器件的 USB 传输速度基准测试结果
我们从表1中可以看出，West Bridge架构大幅提高了PC和海量存储器件之间的有效吞吐量。因此，对于性能要求较高的系统而言，West Bridge非常具有吸引力，因为其能够显著提升消费者的使用体验。
超高灵活性与可扩展性
采用West Bridge架构的另一优势是能够提高设计灵活性、支持可扩展性。在Astoria中，双SDIO端口可无缝连接WiFi、蓝牙、GPS等众多外设。设计人员可充分发挥双SDIO端口的优势，快速推出衍生产品。举例来说，仅需在现有MP3播放器设计基础上添加DVB-H模块，就能创建可支持移动电视功能的PMP。
降低BoM与制造成本
此外，West Bridge Astoria还支持最新的 MLC NAND技术，非常适合成本敏感型应用的需求。MLC NAND 的成本仅约SLC NAND的三分之一，而MLC NAND拥有高得多的存储密度。这样，对于 PMP 和数字相框等需要大容量嵌入式非易失性存储器的应用来说，MLC相对于SLC NAND能在成本方面提供显著的优势。
West Bridge Astoria通过改进处理器启动还能进一步降低BoM成本。典型的嵌入式设计方案采用两个非易失性闪存存储器，其中一个高密度NAND用于海量存储，另一个NOR或较小容量的NAND用于存储启动代码。West Bridge Astoria通过支持处理器直接从Astoria(见图 4)连接的NAND上启动实现了上述两种存储器的整合。可将处理器启动代码移植到Astoria NAND之中，从而避免了需要额外的闪存。请注意，Astoria的“P”端口经过配置可支持NAND接口，因而可确保无缝移植，而且对处理器是完全透明的。Astoria NAND分为两部分，一部分用作处理器启动代码，另一部分则用作海量存储。这种使用模式不仅有助于降低BoM成本，而且还能缩小样板空间。
图4 通过Astoria(NAND启动)支持处理器启动
除了降低材料成本之外，采用West Bridge还有助于简化产品的制造工艺。由于每种消费类电子产品都会投入数百万量级的大规模制造，因此制造工艺非常重要。时间就是金钱，制造流程中耗用时间最多的任务之一就是对具有处理器启动代码的NAND进行预编程。传统上讲，使用量产编程器 (gang programmer) 对这种 NAND 器件进行编程后，再焊接至样板PCB上。这种方法的弱点在于，编程速度非常慢，一批NAND器件的编程时间通常需要20分钟。利用West Bridge架构，我们可以用诸如PC等 USB主机进行在线系统编程(图5)。可在将NAND安装到PCB上之后通过高速USB直接将代码传输至NAND上， Astoria的“制造模式”使操作非常方便，在PC上可以显示出NAND的型号，以进行启动代码下载。这种直接下载方式可以确保编程速度始终高于量产编程器。
图5 量产模式下的启动代码下载
West Bridge支持可作为支持最新的海量存储和外设标准的嵌入式处理器的一个补充。革命性的SLIMTM 架构带来了同类最佳的存储性能，同时提供了极高的灵活性和可扩展性以大幅缩短产品设计时间。通过支持处理器启动和制造模式，我们还能大幅降低整体成本，为采用West Bridge的产品提供巨大的竞争优势。一言以蔽之，West Bridge不愧为当今及未来便携式消费类电子产品领域中海量存储和外设解决方案的最佳选择。