基于OMAPl510双核架构的移动多媒体通信终端的设计与实现

    关键词：多媒体终端 0MAP 移动通信 3G网络

第三代(3G)无线通信技术将为蜂窝通信系统和个人通信系统提供真正意义上的宽带服务，服务商将提供更高水准的无线多媒体服务，包括数据、音频、视频和语音服务等。为了充分挖掘3G的多媒体通信潜力，系统开发者需要一种新型的软件和硬件技术。较目前而言，硬件平台必须具有高性能，低功耗，高集成度等特点。由于它必须符合多媒体、移动操作系统和终端用户等标准，还必须符合较大范围的变化，因此编程必须具有较大的灵活性。

移动通信的发展对数字信号处理器提出了越来越高的要求，传统的DSP芯片已不能胜任。为了满足移动通信和多媒体领域新应用的需要，德州仪器公司提出了开放式多媒体应用平台OMAP(Open Multimedia Applications Platform)体系结构，并为此设计了OMAP芯片。它采用一种独特的双核结构，把高性能低功耗的DSP核与控制性能强的ARM微处理器结合起来，成为一颗高度整合性SoC。它是一种开放式的、可编程的基于DSP的体系结构。由于OMAP先进独特的结构，其芯片运算处理能力强、功耗低，在移动通信和多媒体信号处理方面具有明显优势。

图1

    移动通信市场不断增长，无线因特网的应用越来越多，分离的终端逐步合并为单一的多媒体终端设备。包括MPEG4、TTS、因特网音频、视频会议等新的应用需要功能更强、功耗更低的处理器。OMAP芯片完全满足这些新应用的要求。此外，OMAP开放的体系结构使第三方开发者容易开发出新的无线多媒体应用软件。OMAP在移动通信与多媒体信号处理方面的技术优势使OMAP芯片非常适合应用于第三代手机、无线数字助理、未来掌上电脑等领域。

TI公司当前提供多种OMAP平台，其中包括OMAP1510双核架构处理器。OMAP1510为3G多媒体无线设备的开发提供了极好的平台。

1 OMAP1510硬件构架

OMAP的硬件构架主要由DSP核、ARM核以及业务控制器(Traffic Controller)组成。这三部分可以独立进行时钟管理，有效地控制功耗，如图1所示。TI增强型ARM925核是ARM RISC体系结构的先进代表，工作主频为175MHz。它包括存储器管理单元、16K字节的高速指令缓冲存储器、8K字节的数据高速缓冲存储器和17个字的写缓冲器。片内有1．5MB的内部SRAM，为液晶显示等应用提供大量的数据和代码存储空间。它有13个内部中断和19个外部中断，采用两级中断管理。此外，核内还有ARM CP15协处理器和保护模块。C55x DSP核具有最佳的功耗性能比，工作主频为200MHz。它采用了三项关键的革新技术：增大的空闲省电区域、变长指令、扩大的并行机制。其结构对于多媒体应用高度优化，适合低功耗的实时语音图像处理。C55xDSP核增加了处理运动估计、离散余弦变换、离散余弦反变换和1／2像素插值的硬件加速器，降低了视频处理的功耗。C55x DSP核内部有32K字的双存取SRAM，48K字的单存取SRAM和12K字的高速指令缓存。此外，核内还包含存储器管理单元、两级中断管理器和直接存储器访问单元。OMAPl510芯片具有丰富的外围接口，如：液晶控制器、存储器、摄像机、空中、蓝牙、通用异步收发器、I2C主机、脉宽音频发生器、串行、主客户机USB、安全数字多媒体卡控制器、键盘等接口。这些丰富的外围接口，使OMAP1510特别适用于第三代移动通信系统。

图2

2 OMAP1510软件构架

OMAP的软件结构建立在两个操作系统上：一是基于ARM的操作系统，如Windows CE、Linux等；二是基于DSP的DSP／BIOS。连接两个操作系统所使用的核心技术是DSP／BIOS桥。它是实现和使用OMAP的关键。对于软件开发者来说，DSP／BIOS桥提供了一种使用DSP的无缝接口，允许开发者在GPP(通用处理器，包括ARM)上使用标准应用编程接口，访问并控制DSP的运行环境。利用TI公司的Code Composer Studio集成开发环境，从开发者的角度来看，OMAP好像仅用GPP处理器就完成了所有处理功能。这样，开发者就不需要为两种处理器分别编程，这使编程工作大为简化。在OMAP体系结构下，开发者可以像对待单个GPP那样对OMAP的双处理器平台进行编程。

OMAP1510支持多种实时多任务操作系统在ARM925微处理器上工作，用来对ARM925微处理器进行实时多任务调度管理，对DSP C55x进行控制和通信，同时也支持多种实时多任务操作系统在DSP C55x上工作，实现