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本文主要概述了OMAP软硬件结构和应用领域。
OMAP平台概述 当今，消费者对无线通信服务的要求越来越高，单纯的语音服务已被复杂的多媒体应用所取代。而这些多媒体应用的发展必然使信号处理的复杂度大大增加，从而使移动终端软硬件的复杂度提高，能量消耗加大。而且，消费者在要求通信产品有更好功能的同时，还要求产品耗电量更低，体积更小。传统的单处理器方案已经不能满足这些处理要求。为解决这些矛盾，德州仪器(TI)公司提出了一种很好的解决方案，即可扩展开放式多媒体应用平台——OMAP。从1998年开始，TI先后推出了OMAP310、OMAP710、OMAP1510、OMAP1610、OMAP5910/12等处理器。由于OMAP系列处理器一直强调向上兼容性，所以系列之间的通用性很强，结构变化不大，程序便于移植。 OMAP在一块硅片上无缝地集成了一个以ARM精简指令处理器(RISC)为核的软件子结构，以及一个高性能、超低功耗的TlTMS320C55x系列数字信号处理器(DSP)，且为二者开辟了共享的存储结构，以方便数据交换。其能高效地处理多媒体信号，实时解码数据流，例如，处理MP3格式的音频流和MPEG4格式的视频流，而消耗的功率比最好性能的RISC处理器还要小很多。在OMAP结构中，RISC处理器主要用来实现对整个系统的控制，包括运行操作系统、界面控制、网络控制和DSP数据处理的控制等；DSP子系统则主要用来实现各种媒体数据的高效处理，包括文本、音频、视频等。 OMAP软件结构支持高级操作系统，通过标准应用编程接口(API)支持各种应用开发。TI独特的DSP/BIOS允许开发者在RISC和DSP之间优化分割各项处理任务，在不增加功耗的前提下获得更优良的性能。这些独特的性能使开发者在使用OMAP时，可以将其看成一个单独的RISC处理器。 |
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OMAP硬件架构
OMAP采用一种独特的双核结构，把控制性较强的ARM处理器和高性能低功耗的DSP核结合起来，是一种开放式的、可编程体系结构。以OMAP5910为例，它集成了ARM925和TMS320C55x处理器，对于一些运算量大的实时信号，例如，图像、视频、音频数据，可以采用DSP进行计算，而对于通信、外设控制等功能，则用ARM核来实现，从而在功耗和复杂应用之间建立了良好的平衡。利用不同的内核(ARM和DSP)和硬件加速器的不同功能，根据功耗或性能的要求将一个算法映射到最佳的处理器引擎，并将相应的电路打开或关闭，从而进一步节省了电能。DSP采用了复杂的指令，可在一个时钟周期内执行几次数学运算，而UISC结构和指令集一般只允许每指令周期执行一次运算，所以DSP处理音视频流比RISC芯片需要的时钟周期少很多。 OMAP5910硬件平台采用双核威廉希尔官方网站 来提高操作系统的效率和优化多媒体代码的执行。实时性任务，像实时视频通信等由DPS完成，非实时性任务和系统控制工作，像界面交互等则由ARM核完成。例如，使用者在进行视频通信的时候可以同时使用操作系统上的Word、Excel等应用软件，这样分别发挥了DSP和AMR核的优势。与传统只使用ARM核或者只使用DSP芯片的移动终端相比，OMAP成功地实现了性能与功耗的最佳组合。 OMAP5910芯片的两个关键部分是TI增强型ARM925(TI925T)和TMS320C55x。TMS320C55x的工作主频是200MHz，内部有32Kb双存取DRAM，48Kb单存取SRAM和16Kb ROM。它具有高度的并行处理、32位读写、功能强大的EMIF、双流水线独立操作以及双MAC运算能力，采用了三项关键的革新威廉希尔官方网站 ：增大的空闲节电区域、变长指令、扩大的并行机制。此外，TMS320C55x核增加了处理运动估计、离散余弦变换(DCT)，离散余弦反变换(IDCT)，1/2像素插值的硬件加速器，降低了视频处理的功耗，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。增强型ARM925工作主频为175MHz，有16KB的高速指令缓存、8KB的高速数据缓存和17B的写缓冲。AMR核和DSP都可以访问内部SRAM和外部存储器接口，但是ARM核是平台的核心，它能访问全部16MB的内存空间和DSP 128KB的I/O空间。 |
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OMAP软件架构
OMAP是一个高度集成的硬件和软件应用平台，为无线市场提供了系统解决方案。从一定意义上说，OMAP开放的软件结构对用户更为重要。它支持多种流行的嵌入式操作系统、高级语言编程资源丰富的DSP多媒体组件算法，可通过应用编程接口(API)和第三方开发工具方便地实现各种应用开发。TI独特的DSP/BIOS桥，允许开发者在RISC和DSP之间优化地分配任务，在不增加功耗的前提下获得最优性能。采用算法标准xDAIS，可以实现算法的复用，使己经成熟的DSP算法快速移植到不同系统中。 为了简化软件开发，DSP的软件结构从通用处理器(GPP)的编程环境中抽象出来。在OMAP软件体系结构中，这种抽象通过定义一个接口，使GPP成为系统的主控者来实现。该接口由一系列包括设备驱动接口的API组成，提供一种通信机制，使得GPP应用程序能够完成诸如初始化，控制DSP任务，与DSP交换信息，接收或发送数据流到DSP，状态查询等工作。在GPP端，其支持几乎所有移动终端的操作系统，包括WindowsCE、Symbian、EPOC、palm OS、Linux、Nucleus等，提供类似于Java的开发环境。资源管理器与DSP接口，则是DSP应用程序加载、初始化和运行控制的唯一途径。通过资源管理器接口，GPP应用程序调用DSP的功能函数，就像在本地调用一样。而DSP端支持基于TI的eXPressDSP实时软件威廉希尔官方网站 ，包括DSP/BIOS实时内核、用于内部操作与重用的DSP算法标准以及第三方软件模块。已有的为视频和图像任务优化过的算法库，也有助于多媒体模块的开发。开发人员通过容易使用的高级应用程序接口，可以方便地获得DSP加速算法。另外，相同的API集，可以运行于各种OMAP平台上，从而促进代码的重用，能将同样的软件应用到不同的目标市场的设备中。由此可见，这种软件体系结构允许开发人员在GPP的操作系统上使用C语言编程，而不用直接面对底层硬件，并且使开发人员得以容易地使用符合标准的DSP算法，而无须深入了解DSP就可以利用DSP来加速信号处理任务，实现多媒体、语音、安全或其他功能，从而充分发挥OMAP处理器的性能。 该体系结构可以在DSP(TMS320C55x)及GPP(TI-enhaneedARM925)上实现可扩展的非对称多处理威廉希尔官方网站 。其中，GPP操作系统与单独使用RISC处理器时一样，可以达到同样的功能：DSP与GPP相互独立，运行DSP/BIOS实时内核；通过DSP/BIOS桥，RISC处理器可以将信号处理等密集处理的任务，安排给DSP异步运行。凭借优化的底层软件，DSP能以较低功耗执行这些信号处理任务，从而延长电池使用寿命，减小产品体积。 OMAP应用 由于OMAP先进独特的结构，加之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。如视频处理上，视频软件以15f/s的速度同时编解码QCIF图像时，才使用了DSP运算能力的15%。而剩余的85%仍可用于其他任务，如图形增强、音频播放和语音识别等。 而随着威廉希尔官方网站 的进步，OMAP必将在移动通信与多媒体信号处理方面获得广泛的应用。 |
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