基于OMAP架構(gòu)的智能手持設(shè)備設(shè)計
發(fā)布時間:2008/6/5 0:00:00 訪問次數(shù):361
傳統(tǒng)的手持設(shè)備,如人們較為熟悉的pda,基本功能均比較簡單,主要是管理個人信息,如通訊錄、備忘錄,以及計算器、錄音和辭典等功能。這些功能都是固化的,不能根據(jù)用戶的要求進行改進,而且在人機接口、多媒體和影音支持方面都還有很大的欠缺。隨著3g時代的到來,結(jié)合人們對未來新信息家電的要求,新一代手持設(shè)備將定位于整合寬帶通訊與多媒體功能,支持彩色液晶屏幕以及更快速的數(shù)據(jù)處理能力等。顯而易見,這樣的手持設(shè)備將會是一個復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng),因此其設(shè)計實現(xiàn)也不同于傳統(tǒng)的以單一微處理器為核心,以專用的控制程序?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用功能的簡單設(shè)備;而代之以soc為核心,以通用性較強的嵌入式操作系統(tǒng)為軟件平臺,應(yīng)用軟件可擴展的設(shè)計方案。
硬件平臺核心—soc
傳統(tǒng)的手持設(shè)備通常使用一個risc微處理器,處理數(shù)據(jù)的輸入輸出、數(shù)字計算以及屏幕輸出等工作,如市面上最常見的palmpda就采用motorola的dragonball32位risc微處理器。而對于復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng),僅有微處理器是不夠的,要額外再加上其它特殊的處理芯片,比如說dsp(數(shù)字信號處理器)、閃存或者lcd驅(qū)動等,這就產(chǎn)生了soc，即結(jié)合多種芯片架構(gòu),將許多特殊功能的處理單元整合到一塊芯片中。這樣做的優(yōu)點不僅是提供了一個功能強大,易于開發(fā)的硬件平臺,而且由于整合多個功能模塊在一塊芯片上,在功率消耗方面將會有顯著的降低,并且可以避免信號處理中產(chǎn)生的雜波。
現(xiàn)在soc的最新技術(shù),在于結(jié)合risc微處理器與數(shù)字信號處理器dsp和其它外圍控制器于一身,通過整合risc微處理器的通用性功能和dsp多媒體通訊的專用特性來達(dá)到效率成本和省電的最佳比例。由于soc在設(shè)計和制造中的復(fù)雜性,現(xiàn)在只有為數(shù)不多的大型半導(dǎo)體廠商可以完成。其中,最具有代表性的是intel公司推出的xscale架構(gòu)和德州儀器公司(ti)的omap架構(gòu),這兩種soc均定位于面向新一代個人移動信息平臺。本設(shè)計使用的soc核心是ti公司的omap1510,下面將結(jié)合它的結(jié)構(gòu)和功能闡述具體設(shè)計方案。
ti的omap1510
omap為德州儀器公司(ti)最新推出的一項先進的soc技術(shù),其最大特點是整合了ti的dsp核心和arm的risc微處理器以及各種外圍控制器。各部分的功能和作用簡介如圖1所示。
圖1 omap1510的核心部分
omap1510soc的核心有兩部分,一是175mhz的arm925risc微處理器,可作為嵌入式操作系統(tǒng)的控制核心,處理人機接口等系統(tǒng)功能主控的相關(guān)運算;另一個是200mhz的數(shù)字信號處理器———tms320c55x,用于處理大量的實時多媒體信息,如mpeg1、mpeg2、mpeg4或是其它的音頻、視頻信息流。
dsp和arm risc微處理器分別由兩個操作系統(tǒng)所控制,dsp采用ti自己的微核心———dsp/biosii,可以在上面方便地開發(fā)符合實時運算效率的軟件組件;而arm微處理器則使用一般的嵌入式操作系統(tǒng)來控制,如我們熟悉的windowsce,linux等。為有效地支持整個omap平臺,兩個處理器之間的資料通信就成為關(guān)鍵。針對這一點,ti提出dsp/biosbridge作為解決方案,能夠讓應(yīng)用程序開發(fā)人員在雙處理器架構(gòu)下撰寫程序,就有如在單一處理器上一樣方便。
omap soc在開發(fā)工具方面使用的是ti流行的codecomposerstudio(ccs),這套開發(fā)工具包含了程序編譯器、仿真器以及程序調(diào)試器等,熟悉ccs后,使用這些工具可以很方便地開發(fā)各種基于omap的應(yīng)用程序,尤其在撰寫dsp的應(yīng)用組件時,通過ccs可以很容易的在dsp/bios上整合支持影像及音頻數(shù)據(jù)處理的組件,而不必花太多心思了解底層操作系統(tǒng)的運作方式。
目前,對于omap1510,支持得比較好的操作系統(tǒng)是symbian公司的epoc。它的整個系統(tǒng)為client-server架構(gòu),可以在windows操作系統(tǒng)上使用symbian quartzc++sdk6.0開發(fā)epoc上的omap應(yīng)用程序,應(yīng)用程序采用omap中的dsp用來處理多媒體資料,并在上面執(zhí)行tidsp/bios,而arm處理一般性工作。舉例來說,在上面開發(fā)的mpeg4播放功能,就是由dsp實現(xiàn)mpeg4的解壓縮功能,在arm上面執(zhí)行如檔案處理、畫面處理等工作,同時epoc建立一個multimedia server來負(fù)責(zé)相互之間的信息溝通,并建立相關(guān)的api以利于應(yīng)用程序的擴充。
在系統(tǒng)調(diào)試方面,omap提供了一個jtag接口,在芯片上還整合了多功能的周邊控制組件。例如lcd控制器、內(nèi)存擴充接口,紅外接口、藍(lán)牙接口,觸控式面版擴充接口及usb接口等等,可以方便的配合各種輸入輸出設(shè)備使用以及進行功能擴充。
傳統(tǒng)的手持設(shè)備,如人們較為熟悉的pda,基本功能均比較簡單,主要是管理個人信息,如通訊錄、備忘錄,以及計算器、錄音和辭典等功能。這些功能都是固化的,不能根據(jù)用戶的要求進行改進,而且在人機接口、多媒體和影音支持方面都還有很大的欠缺。隨著3g時代的到來,結(jié)合人們對未來新信息家電的要求,新一代手持設(shè)備將定位于整合寬帶通訊與多媒體功能,支持彩色液晶屏幕以及更快速的數(shù)據(jù)處理能力等。顯而易見,這樣的手持設(shè)備將會是一個復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng),因此其設(shè)計實現(xiàn)也不同于傳統(tǒng)的以單一微處理器為核心,以專用的控制程序?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用功能的簡單設(shè)備;而代之以soc為核心,以通用性較強的嵌入式操作系統(tǒng)為軟件平臺,應(yīng)用軟件可擴展的設(shè)計方案。 硬件平臺核心—soc 傳統(tǒng)的手持設(shè)備通常使用一個risc微處理器,處理數(shù)據(jù)的輸入輸出、數(shù)字計算以及屏幕輸出等工作,如市面上最常見的palmpda就采用motorola的dragonball32位risc微處理器。而對于復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng),僅有微處理器是不夠的,要額外再加上其它特殊的處理芯片,比如說dsp(數(shù)字信號處理器)、閃存或者lcd驅(qū)動等,這就產(chǎn)生了soc，即結(jié)合多種芯片架構(gòu),將許多特殊功能的處理單元整合到一塊芯片中。這樣做的優(yōu)點不僅是提供了一個功能強大,易于開發(fā)的硬件平臺,而且由于整合多個功能模塊在一塊芯片上,在功率消耗方面將會有顯著的降低,并且可以避免信號處理中產(chǎn)生的雜波。 現(xiàn)在soc的最新技術(shù),在于結(jié)合risc微處理器與數(shù)字信號處理器dsp和其它外圍控制器于一身,通過整合risc微處理器的通用性功能和dsp多媒體通訊的專用特性來達(dá)到效率成本和省電的最佳比例。由于soc在設(shè)計和制造中的復(fù)雜性,現(xiàn)在只有為數(shù)不多的大型半導(dǎo)體廠商可以完成。其中,最具有代表性的是intel公司推出的xscale架構(gòu)和德州儀器公司(ti)的omap架構(gòu),這兩種soc均定位于面向新一代個人移動信息平臺。本設(shè)計使用的soc核心是ti公司的omap1510,下面將結(jié)合它的結(jié)構(gòu)和功能闡述具體設(shè)計方案。 ti的omap1510 omap為德州儀器公司(ti)最新推出的一項先進的soc技術(shù),其最大特點是整合了ti的dsp核心和arm的risc微處理器以及各種外圍控制器。各部分的功能和作用簡介如圖1所示。 圖1 omap1510的核心部分 omap1510soc的核心有兩部分,一是175mhz的arm925risc微處理器,可作為嵌入式操作系統(tǒng)的控制核心,處理人機接口等系統(tǒng)功能主控的相關(guān)運算;另一個是200mhz的數(shù)字信號處理器———tms320c55x,用于處理大量的實時多媒體信息,如mpeg1、mpeg2、mpeg4或是其它的音頻、視頻信息流。 dsp和arm risc微處理器分別由兩個操作系統(tǒng)所控制,dsp采用ti自己的微核心———dsp/biosii,可以在上面方便地開發(fā)符合實時運算效率的軟件組件;而arm微處理器則使用一般的嵌入式操作系統(tǒng)來控制,如我們熟悉的windowsce,linux等。為有效地支持整個omap平臺,兩個處理器之間的資料通信就成為關(guān)鍵。針對這一點,ti提出dsp/biosbridge作為解決方案,能夠讓應(yīng)用程序開發(fā)人員在雙處理器架構(gòu)下撰寫程序,就有如在單一處理器上一樣方便。 omap soc在開發(fā)工具方面使用的是ti流行的codecomposerstudio(ccs),這套開發(fā)工具包含了程序編譯器、仿真器以及程序調(diào)試器等,熟悉ccs后,使用這些工具可以很方便地開發(fā)各種基于omap的應(yīng)用程序,尤其在撰寫dsp的應(yīng)用組件時,通過ccs可以很容易的在dsp/bios上整合支持影像及音頻數(shù)據(jù)處理的組件,而不必花太多心思了解底層操作系統(tǒng)的運作方式。 目前,對于omap1510,支持得比較好的操作系統(tǒng)是symbian公司的epoc。它的整個系統(tǒng)為client-server架構(gòu),可以在windows操作系統(tǒng)上使用symbian quartzc++sdk6.0開發(fā)epoc上的omap應(yīng)用程序,應(yīng)用程序采用omap中的dsp用來處理多媒體資料,并在上面執(zhí)行tidsp/bios,而arm處理一般性工作。舉例來說,在上面開發(fā)的mpeg4播放功能,就是由dsp實現(xiàn)mpeg4的解壓縮功能,在arm上面執(zhí)行如檔案處理、畫面處理等工作,同時epoc建立一個multimedia server來負(fù)責(zé)相互之間的信息溝通,并建立相關(guān)的api以利于應(yīng)用程序的擴充。 在系統(tǒng)調(diào)試方面,omap提供了一個jtag接口,在芯片上還整合了多功能的周邊控制組件。例如lcd控制器、內(nèi)存擴充接口,紅外接口、藍(lán)牙接口,觸控式面版擴充接口及usb接口等等,可以方便的配合各種輸入輸出設(shè)備使用以及進行功能擴充。
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