PMP產品市場與技術發展趨勢

邁吉倫科技高級顧問王證傑

在PC產業中軟硬體架構簡單明瞭，硬體以Intel的CPU為核心，軟體則是圍繞著Microsoft的作業系統而發展，邁吉倫科技高級顧問王證傑表示，而後PC（Post-PC）時代則是以網際網路內容為中心，包括網路設備、網路服務、可攜式產品、CPU、作業系統等供應商結合而成的網路為產業架構型態。而其中3P產品包括Sony的PSP、蘋果的iPod與多媒體手機則是具體而微的趨勢，其共同的特色是彩色顯示、可攜式與高度可延伸性。

韓國廠商Saehan在1998年推出全球第一台MP3播放器MPman F10，後來則有Samsung、Creative、Apple等大廠開始積極發展，而後包括iRiver、MPIO、Benq、SanDisk、Digimaster、A-DATA等許多廠商陸續投入，市場也掀起一片熱潮。而在2002年法國消費性電子品牌Archos則進一步推出了可以播放影片的MP4產品，功能則結合的了MP3、DSC與DV。

PMP基本上就是搭載大容量微型硬碟的MP3播放器，在2004～2008年期市場成長率更高於內建快閃記憶體的可攜式播放器，王證傑指出，微軟也相當看好PMP的市場潛力，比爾蓋茲也發表該公司搭載Windows CE系統的多媒體播放器，命名為「Media2Go」，接著在2004年更發表其平台PMC（Potable Media Center），架構定義為具備20～40GB硬碟空間，可播放80小時以上的影片，儲存1萬張照片，售價499～699美元。

此外，許多國內外廠商也陸續表示投入該市場，包括Intel、TI、Freescale、AMD與夏普等硬體大廠更發表各自的PMP平台參考設計。在市場主流規格部分，過去的儲存裝置是以Flash為主，內建32MB容量或是加一個外接的插槽，但是多半容量也不高。未來，以MP3的功能來說，就必須具備錄音、FM收音機、語言學習，顯示則搭載6萬5000色等級的彩色面板，並以微型硬碟微主要儲存設備，並可以閱讀電子書、瀏覽照片等。

如果是PMP則會有更多延伸的設備，包括硬碟、支援記憶卡介面、LCD螢幕、照相、攝影或者外接電視顯示功能，另外，也有部分訴求有衛星導航（GPS）功能。不過成功的市場關鍵因素在於──內容。品牌業者必定要建立足夠豐富而多樣的內容，就像iPod的iTune一樣，即便是非自有品牌廠商，依然需要找到足夠的多媒體內容支持，但是目前在內容格式上並不統一，要支援所有現存的格式，對系統廠商的負擔太大，這部分應該是相關廠商短期內亟需尋求突破的瓶頸。

PMP多媒體處裡核心技術

TI德州儀器應用工程師曲建仲

隨著數位科技進入生活，對於半導體IC供應商而言，必須有能力呈現各類內容，支援所有的格式，並且不分時間與地點，這些原則說起來簡單，但是要透過硬體技術來達成，事實上並不簡單，原因在於應用的變遷太過迅速，要及時掌握是相當不容易的挑戰。TI應用工程師曲建仲表示，比較明顯的市場趨勢包括效能、可程式化能力與硬碟容量的改善，數位內容的多樣性與數量，終端產品則一方面越來越複雜但卻越來越容易使用。

在個別產品趨勢上，搭載Flash的音效播放設備、配備硬碟的音效播放設備與PMP在未來幾年都具備大幅成長的潛力，不過以PMP年複合成長率高達83％，如(圖一)所示，市場力道最為驚人，不過從Flash、硬碟到PMP，由於具備的功能越來越多樣，系統也更加複雜，成本自然就越高。

《圖一　可攜式媒體播放器市場發展趨勢》

由於軟體內容被認為是PMP成功與否的關鍵，但是太多格式對系統內部的處裡器是個最沉重的負擔，曲建仲指出，這部分在硬體架構中主要是由Codec（編解碼器）負責，不過要一下子支援市面上所有的影音格式，在可攜式設備強調的輕、薄、短、小特性下很難達成，解決的方式就是採用可編程（Programable）的晶片，利用改變軟體與韌體（Firmware）的方式支援所需的格式，以符合個別廠商的需求。

以詳細的架構來看，PMP的處裡核心主要包含三個部份，一個ARM核心、一個DSP核心與多組iMX編解碼器，以運算速度為主要訴求，其餘的架構包含了一個影像輸出/入（Video input/output）晶片、一個音效輸出/入（Audio input/output）、周邊連結介面控制晶片、無線通訊晶片等。包括相機、數位電視、無線區域網路（WLAN）、藍芽（Bluetooth）、衛星導航（GPS）、無線通訊等功能都可以完整實現，是一個具備非常高度整合的系統平台。未來，還要能支援DVD燒錄、USB 2.0 OTG、高速WLAN、藍芽影音傳輸規格、GPRS甚至更高階的3G通訊規格。

PMP嵌入式作業系統探微

MontaVista Software台灣區總經理徐志亮

作業系統在功能複雜的可攜式產品中扮演的角色相當重要，尤其是屬於消費性產品的PMP，操作介面的親和度直接影響消費者的使用經驗，相當程度的左右了產品的成敗，對於嵌入式作業系統開發商來說，其所遇到的挑戰比硬體廠商更為艱鉅，上市時程、成本壓力與高階複雜的應用可謂從兩端擠壓廠商的市場空間與應變能力一樣，壓的廠商喘不過氣。

全球軟體巨人微軟對於PMP作業系統的市場商機相當看好，不過其推出的軟體系統作業平台PMC，要價40美元，高額的授權費讓台灣OEM/ODM廠商大呼吃不消，也因此集體抵制該平台，多數台系廠商均傾向不採用PMC，因此Linux系統在PMP市場的發展大為看好，事實上，過去幾年市場就有預言開放源碼的Linux，將會是數位消費性電子時代的主流作業系統，這樣的趨勢剛好與過去的市場預測不謀而合。

MontaVista Software台灣區總經理徐志亮表示，過去封閉性的作業系統，整體系統的彈性太低，造成更改設計就必須更換作業系統的現象，不僅花費許多系統整合時間，如此連軟體授權費用都得重新再談，成本自然較高，但是Linux作業系統是以開放的架構，配合幾個基本的區塊所組成，所以重新設計的硬體架構，只要修改其中部分區塊的功能就可以使用，不會大幅延後整體系統產品的上市時程，也可以有效節省成本。換句話說Linux系統最大的優勢便是彈性與差異化設計。

不過，Linux作業系統也有其風險，根據一項使用者的調查顯示，系統廠商轉換Linux系統最令人擔憂的地方就在於其Real-time的限制，偏偏在PMP這類產品上Real-time的效能表現又至為重要，而除此之外，Linux還有一些其他的缺點有待改進，所以相關軟體開發商必須致力於發展更好的Linux軟體，以符合市場需求。

PMP系統設計與整合

Marvin Tien工作室資深工程師田華湘

在選擇適當的處裡核心與作業系統後，就進入系統整合階段，PMP這類可攜式產品可以說是MP3播放器的延伸，系統整合技巧基本上的差異不大，Marvin Tien工作室資深工程師田華湘表示，兩者有一些相通的規格：多媒體格式（Multimedia Mode），在此模式下，解碼器能自動偵測得知設備的位元傳輸率（bitrate），並發出請求供應更多資料的訊號；再者，外部時脈（OCLK）輸出，解碼器能產生所有驅動DAC所必須的訊號。

另外，DAC與石英晶體，由於不可能將解碼器設定成可以和許多不同的DAC和石英晶體互動，因此，使用一個固定的石英晶體，再加上一個具備錄音線等級的高品質音頻訊號；提供基本的命令或查詢，解碼器可以支援許多種選項和參數。最後，為保持設計彈性，必須使用FPGA來設計DRAM控制器、DMA、暫存器、IDE介面等硬體單元。

在開發工具與使用元件部份，田華湘指出，可以使用GNU軟體開發工具，主要元件除解碼器之外，還包括微控制器、FPGA、DAC、DRAM模組等。FPGA內的序列位移暫存器是由DMA驅動，能將資料傳送至解碼器，藉此就實現了一個「序列輸入介面」，FPGA除了負責大部分的資料傳輸工作之外，也負責DRAM的更新（Refresh）和定址多工作業（Address Multiplexing）。

接著就是系統的初始化了，其步驟包括設備驅動程式的初始化、FPGA的初始化、重置（Reset）IDE裝置、DRAM的初始化、解碼器的初始化、測試解碼器、記憶體管理的初始化等。繼而傳送資料，解碼器會自動決定資料輸入與輸出的傳輸率大小，當解碼器的緩衝記憶體飽和時，會終止資料請求。解碼器也會自動從資料中，偵測得知必須的取樣速率，並自動調整DAC的時脈。解碼器也會忽略掉不屬於定義格式的資料──那些資料並不會產生聲音或影像。值得注意的是，解碼器並不知道共有多少個可播放的檔案、檔案之間的關係以及如何操控這些檔案。

以MP3播放器為例會遭遇到的技術困難包括：快速的傳送檔案、快速而順暢的播放與周邊介面的整合。而為了降低成本，以微控制器來設計MP3播放器是可行的，不過還需要FPGA的支援，但是設計PMP時，就需要搭載功能強大的核心處理器，以支應複雜的功能需求。

PMP產品電源管理系統設計

NS美國國家半導體資深電源應用工程師張倍耀

在所有可攜式電子產品上，電源管理系統都是相當重要的一個議題，如何延長電池使用時間就是核心的重點，而在技術發展上有幾個重要的趨勢，廠商在電路設計時會盡可能降低設計複雜度，避免不必要的耗損；也會將大部分的控制功能以數位技術實現，第一個好處是可靠性提昇，第二也是著眼於設計的便利性；另外，採用新興的燃料電池，由於其能源有容易再生的特點，就像車輛沒油到加油站加油一樣，且其原料又是豐富且無污染性的氫與水，其他還有數個技術趨勢都能達到延長可攜式裝置使用時間的目標。

在數位核心與輸出入電源技術上，NS資深電源應用工程師張倍耀表示，一般有幾種設計方法，第一種是採用Linear Regulator，這種技術是最簡單也最普遍的技術，具備最小的晶片體積、成本與噪訊，但是其最主要的缺點就是效率過低，平均而言只有40％～60％左右，能提供的電流也較小；而另外一種叫做Inductive DC/DC Buck，其特性剛好都跟Linear Regulator相反，可以提供大電流與超過85％的效率，但是卻有較大的晶片體積，成本與噪訊都較高。

另外還有一種技術特性介於Linear Regulator與Inductive DC/DC Buck之間的技術稱為Switched Cap Buck，不過在電源管理系統的設計與採用上，張倍耀強調，基本上並沒有絕對好或不好的解決方案，端視於系統需求或是對於電源管理效能的要求程度。而目前提供電源管理技術廠商的利基，就在於在現有的解決方案上，透過各自的技術與經驗，提供顧客在產品體積、成本、噪訊、供電電流與效率上最好的改善與最合適的方案。

（整理＼廖專崇；攝影＼藍貫銘）

延 伸 閱 讀	選擇使用PNP電晶體或PMOS元件之LDO調節器的輸出電容器並不容易，因為這些架構通常有特定的ESR需求。本應用文件說明為何要選擇較高ESR的電容器，如何進行選擇以及決定穩壓器是否穩定的方法。相關介紹請見「PMP可攜式電源」一文。 本文討論了與可攜式數位音視訊(A/V)播放器或稱為「個人媒體播放器」（PMP）開發有關的要求，並提供了一個基於TI DM342的PMA軟硬體參考設計。你可在「為個人媒體播放器設計增添視訊功能」一文中得到進一步的介紹。 PMP時代來臨，影像壓縮標準技術的成熟與否攸關多媒體內容能否完美呈現，而繼MPEG2之後的MPEG4技術，已被視為未來多媒體應用的理想標準之一。 在「MPEG4 or H.264？ PMP影音技術花落誰家」一文為你做了相關的評析。

市場動態

英特爾日前在美國拉斯維加斯舉行的消費電子展（CES）上，推出的可攜式數位播放器到底是一台DVD播放器、MP3系統，還是iPod產品？很難說得清楚。據稱，該公司正與Creative Labs、iRiver美國公司以及三星電子合作開發一種新型可攜式數位媒體播放器（PMP），這款播放器採用英特爾公司的XScale RISC處理器技術。英特爾推出iPod/DVD混合可攜多媒體播放器 繼多家廠商推出可攜式的多媒體播放器後，Epson在台發表一款隨身多媒體播放器Epson PhotoPC P2000。廠商紛推出可攜式多媒體播放器 隨著MP3數位隨身聽讓「音樂」隨身攜帶的美夢成真後，資訊廠商又開始實現消費者隨身攜帶「影片」的夢想，可攜式多媒體播放器（Portable Media Player；PMP）就是這個觀念之下的產物，不論是自己拍攝或下載的照片或影片，都可以放進輕巧的播放器帶著走，不僅自己看得過癮，也便於與人分享。PMP多媒體播放器 行動娛樂影音雙全