2. 帶有軟件冗余的內部SRAM

ARM7TDMI是一款沒有內部高速緩存的CPU核，對于慢速的SRAM、FLASH存儲器的只能空閑等待。即使采用了高速的外部SRAM，由于數據接口寬度和芯片與芯片之間的數據傳輸的延遲，也不能有效地用到高速CPU的全部性能;同時，大容量的高速SRAM價格昂貴，將會大大增加CAM系統的成本。從系統結構和成本方面考慮，我們決定在SM1658中嵌入一個256KB容量的SRAM，此SRAM容量可以滿足相當部分CAM系統的應用需求。同時，我們的芯片也支持各種外部高速和低速SRAM，對于一些SRAM需求非常大的系統也可以滿足要求。

SM1658內部實現的SRAM具有非常高的性能，可以以單時鐘周期完成ARM的各種指令的操作，也就是當CPU在內部SRAM中進行取指或存取數據時不需要任何等待。我們在芯片生產出來后用對芯片內部的SRAM進行了CPU性能的基準測試，即使在非常高的頻率下面，芯片也能獲得與ARM7TDMI的IP核的理論計算值相同的水準，后面有測試的數據表格。

內嵌SRAM的最大問題是，對于芯片的成品率會產生影響。我們在電路功能設計、底層軟件設計和應用系統上采取了一些有效的預防措施，大大減少系統對于有缺陷的SRAM的依賴性。這樣，芯片的成品率可以大幅度提高。這樣也就從系統角度降低了芯片的整體成本。

3. 可動態調整的時鐘電路

在SM1658芯片的時鐘設計中，我們還集成了一個可軟件配置的時鐘管理電路，稱之為動態時鐘電路。我們通過軟件對芯片的時鐘處理模塊進行編程，既可以讓芯片的工作時鐘頻率隨著需要不斷變化，降低芯片在輕任務負載下的功耗，又可以適應多種外部時鐘源的輸入，增加CAM系統在產品開發中的適應能力。

4. 高度靈活的智能卡接口

在SM1658的功能中，還包括一個高度靈活的智能卡接口。它是為了保證CA公司可以通過智能卡對用戶收看節目進行授權和管理。

一般來講，國際上大多數智能卡接口都是按照ISO7816標準來實現互連互通的。在很多的SoC芯片設計中，大家都采用了一個外部的智能卡接口芯片，例如TDA8004就是一個比較常用的智能卡接口芯片。但是采用一個外接的芯片，其系統的可靠性會降低而成本會比較高，我們希望設計一個成本和性能最優的系統，通過電路設計完全省略掉此外部接口芯片。

首先，我們在此接口模塊的設計中，按照ISO7816的標準，將全部的狀態和控制方式都完成。比如，針對A類、B類智能卡卡的不同電源電氣指標要求的設計;針對T0通訊協議與其他通訊協議不同的錯誤處理的設計;還有針對某些私有的智能卡的特殊協議要求等。這些都可以通過在芯片的驅動軟件上進行配置，配合少量的簡單外部器件來完成。其次，針對智能卡接口要求的ESD要求和不同使用環境中的差別，我們設計了不同的外部電路來配合芯片的內部控制。同時，我們對芯片的各個接口管腳的邏輯特性進行了不同條件下的獨立配置，可以最大程度地減小對外部電路的要求。

圖3：智能卡模塊系統軟件功能框圖。

在標準的使用情況下，SM1658芯片可以不需要任何外部有源器件就完成智能卡接口的功能，而且抗ESD的能力可以保證大于4,000V。

5. 內嵌高速DVB通用解擾算法

通用加擾算法是DVB標準組織推薦的對于TS流的標準加擾算法。目前，在歐洲的數字廣播節目中普遍采用了這個算法。我國目前商業化的CA中，TS節目的加擾也基本上是采用的這個算法。因此，我們向DVB組織申請了此算法的授權，并以固核的模式嵌入到了我們的SM1658芯片中。

在此固核的設計中充分考慮到了芯片對將來可能出現的多路高清節目的適應能力，將此解擾模塊的處理能力設計到了175Mbps，可以滿足同時處理2路高清節目流或4路標清節目流的水平。

6.高性能的TS流處理引擎

在SM1658中，我們還設計了一套TS流處理引擎，用來對CI接口傳送過來的TS流進行整形、過濾、提取特定數據、回送解擾后的節目流等。在此引擎中，我們設計了64個PID過濾器和16個SECTION過濾器，根據不同的配置狀態，此引擎可以完成對TS流7種不同的路由功能。

SM1658性能指標

1. 最高工作時鐘頻率

SM1658芯片采用了中芯國際的0.18um的標準邏輯CMOS工藝生產。在SM1658的芯片設計中，我們采用了ARTISAN的0.18um工藝庫和MC編譯器，采用了SYNOPSYS的DC綜合工具進行綜合，并采用最新的CADENCE的后端設計工具ENCOUNTER進行布局布線和SI分析，通過對芯片內部總線、存儲器和關鍵路徑模塊進行優化，使芯片的時序基本上達到了ARM7TDMI IP核手冊上測試的標準性能。

我們完成流片后對芯片進行了最高時鐘頻率的測試。常溫下以1.8V的核心電壓和3.3V的IO口電壓條件，SM1658可以工作在125MHz~135MHz的頻率下，這可能是已經商用化的ARM7TDMI類芯片的最高工作頻率了。

由于我們對芯片的總線、內部存儲器進行了優化，為了證實此優化效果。我們對于芯片的最高運算能力進行了基準測試。我們的測試程序使用的是ARM公司提供的參考測試程序Dhrystone2.1(C語言編寫)，以性能最優的方式進行編譯。該測試程序在芯片的內部SRAM中運行。下表是我們的測試結果以及與軟件仿真測試結果的比較。可以看到，我們的芯片在最高性能時的執行效率已經基本達到了ARM7TDMI的最好的指標，這也說明，我們的設計是非常優化的。

表1：SM1658的最高運算能力基準測試結果。