雙內核嵌入式處理器OMAP5910及其在3G的多媒體應用

摘要：OMAP591是一種新型的雙內核嵌入式處理器，文章介紹了該處理器的主要特點(diǎn)及其硬件和軟件架構。重點(diǎn)闡述了OMAP5910處理器在第三代無(wú)線(xiàn)終端領(lǐng)域的多媒體應用，最后給出了OMAP5910在嵌入式語(yǔ)音系統中的應用實(shí)例。

OMAP（Open Multimedia Applications Platform）是美國德州儀器公司（TI）推出的專(zhuān)門(mén)為支持第三代（3G）無(wú)線(xiàn)終端應用而設計的應用處理器體系結構。OMAP處理器平臺堪稱(chēng)無(wú)線(xiàn)技術(shù)發(fā)展的里程碑，它提供了語(yǔ)音、數據和多媒體所需的帶寬和功能，可以極低的功耗為高端3G無(wú)線(xiàn)設備提供極佳的性能。OMAP嵌入式處理器系列包括應用處理器及集成的基帶應用處理器，目前已廣泛應用于PDA、Web記事本、遠程通信、醫療器械等領(lǐng)域。OMAP5910是OMAP系列的最新成員，它采用MCU DSP雙內核架構，具有新一代增強型多媒體應用所需的實(shí)時(shí)性能與更低功耗，并具有極強的數據處理能力和邏輯運算能力，在移動(dòng)通信與多媒體信號處理及PDA方面有良好的開(kāi)發(fā)和應用前景。

1 OMAP5910的基本特性

OMAP5910采用獨特的雙核結構，把高性能低功耗的DSP核與控制性能強的ARM微處理器結合起來(lái)，具有集成度高、硬件可靠性和穩定性強、速度快、數據處理能力強、功耗低、開(kāi)放性好等優(yōu)點(diǎn)。OMAP5910應用處理器雙核結構的主要優(yōu)勢在于：由于兩個(gè)獨立的組件來(lái)完成應用處理任務(wù)，其中MCU負責支持應用操作系統并完成以控制為核心的應用處理；而DSP則負責完成多媒體信號（如音頻、語(yǔ)音和圖像/視頻信號）的處理。與單核結構相比，雙核架構的一個(gè)明顯優(yōu)勢就是可以使操作系統的效率和多媒體代碼的執行更加優(yōu)化并延長(cháng)電源壽命；同時(shí)采用雙處理器可以將總工作負荷進(jìn)行合理劃分，從而降低時(shí)鐘工作頻率，使系統的功耗降低至最低，成功地實(shí)現了性能與功耗的最佳場(chǎng)合。

圖1

1．1 OMAP5910硬件功能模塊

OMAP5910采用289管腳BGA封裝。其硬件功能模塊包括MCU子系統、DSP子系統、存儲器管理單元（TC）、直接存儲器訪(fǎng)問(wèn)單元（DMA）、兩級中斷管理器及豐富的外圍接口等，其硬件架構如圖1所示。其中DSP核、ARM核以及存儲器管理單元（TC）這三個(gè)部分可以獨立地進(jìn)行時(shí)鐘管理，從而有效地控制功能。下面簡(jiǎn)要介紹幾個(gè)主要功能模塊：

（1）MPU子系統

MPU子系統中的TI增強型ARM925核是ARM RISC體系結構的先進(jìn)代表，工作主頻為175MHz。它包括存儲器管理單元、16k字節的高速指令緩沖存儲器、8k字節的數據高速緩沖存儲器和17個(gè)字的寫(xiě)緩沖器。片內有192k字節的內部SRAM，可為液晶顯示器等應用提供大量的數據和代碼存儲空間。ARM925核共有13個(gè)內部中斷和19個(gè)外部中斷，采用兩級中斷管理。此外，核內還有ARM CP15協(xié)處理器和保護模塊。

（2） DSP子系統

DSP子系統中的C55x DSP核具有極佳的功耗性能比，工作主頻為200MHz。它支持無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳輸與語(yǔ)音數據處理等工作，能提供高效諧振數據處理能力。C55x DSP核采用了在項關(guān)鍵的革新技術(shù)；增大的空閑省電區域、變長(cháng)指令、擴大的并行機制。其結構針對多媒體應用做了高度優(yōu)化，適合低功耗的實(shí)時(shí)語(yǔ)音圖像處理。C55x DSP核還新增了圖像位移預測、離散余弦變換/反變換和1/2像素插值的視頻硬件加速器，從而可以提高數據處理速度，降低視頻處理功耗。此外，核內還包括32k字的雙存取SRAM、48k字的單存以SRAM、16k字的片內ROM和12k字的高速指令緩存。

圖2

（3）存儲器管理單元TC

存儲器管理單元TC管理著(zhù)MPU、DSP、DMA以及局部總線(xiàn)對OMAP5910系統存儲資源（如SRAM、SDRAM、FLASH、ROM等）的訪(fǎng)問(wèn)。它的主要功能是確保處理器能夠高效訪(fǎng)問(wèn)外部存儲區，并避免產(chǎn)生瓶頸現象而降低片上處理速度。TC通過(guò)三種不同的接口支持處理器或DMA單元對存儲器的訪(fǎng)問(wèn)，即：EMIFS、EMIFF和IMIF。其中EMIFS接口提供對FLASH、SRAM和ROM的訪(fǎng)問(wèn)；EMIFF接口提供對SDRAM的訪(fǎng)問(wèn)；IMIF接口提供對OMAP5910片內192k字節SRAM的訪(fǎng)問(wèn)。三個(gè)接口是完全獨立的，從任何一個(gè)處理器或DMA單元都可以同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)。

此外，OMAP5910片內還集成了豐富的外圍接口，如：LCD控制器、通用羿步收發(fā)器、脈寬音頻發(fā)生器、存儲器接口、攝像機接口、I2C主機接口、串行接口、主客戶(hù)機USB口、安全數字多媒體卡控制器接口、紅外接口、鍵盤(pán)接口等等。

1．2 OMAP5910的軟件構架

OMAP5910的軟件結構建立在兩個(gè)操作系統之上：一是基于A(yíng)RM的Windows CE、Linux等操作系統；二是基于DSP的DSP/BIOS。連接兩個(gè)操作系統的核心技術(shù)是DSP/BIOS橋，它是副縣長(cháng)OMAP5910的關(guān)鍵。對于軟件開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，DSP/BIOS橋提供了一種使用DSP的無(wú)縫接口，允許開(kāi)發(fā)者在GPP（通用處理器）上使用標準應用編程接口訪(fǎng)問(wèn)并控制DSP的運行環(huán)境。利用TI公司的Code Composer Studio(CCS)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，從開(kāi)發(fā)者的角度來(lái)看，OMAP好像僅用GPP處理器就完成了所有處理功能。這樣，開(kāi)發(fā)者就不需要為兩種處理器分別編程，這使編程工作大為簡(jiǎn)化。在OMAP體系結構下，開(kāi)發(fā)者可以像對待單個(gè)GPP那樣對OMAP的雙處理器平臺進(jìn)行編程。而在開(kāi)發(fā)多媒體應用程序時(shí)，也可以通過(guò)標準的多媒體應用編程接口（MMAPI）使用多媒體引擎，從而方便了應用程序的開(kāi)發(fā)；多媒體引擎對相應的DSP任務(wù)通過(guò)DSP應用編程接口（DSPAPI）使用DSP/BIOS橋，最后由DSP/BIOS橋對數據、I/O流和DSP任務(wù)控制進(jìn)行協(xié)調。

2 在3G無(wú)線(xiàn)終端領(lǐng)域的多媒體應用

在3G無(wú)線(xiàn)終端設備中，OMAP5910的應用主要面向優(yōu)化多媒體性能，并提升語(yǔ)音、音頻、圖像或視頻信號處理 的應用性能。其具體應用包括：

【雙內核嵌入式處理器OMAP5910及其在3G的多媒體應用】相關(guān)文章：

Neuron多處理器芯片及其應用03-18

嵌入式Linux系統及其應用前景03-18

媒體信號處理器MAP-CA及其應用實(shí)例03-21

多媒體教學(xué)的優(yōu)勢及其在中學(xué)物理教學(xué)的應用11-21

MAP-CA寬帶數字信號處理器的原理及其應用03-18

嵌入式網(wǎng)絡(luò )控制器CS6208及其應用03-20

32位ARM內核微處理器W90N740及其應用03-18

嵌入式系統開(kāi)發(fā)要素的選擇分析嵌入式處理器(一)03-07

論文：嵌入式計算機技術(shù)及其應用研究11-30