基于OMAP架构的智能手持设备设计
发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:358
传统的手持设备,如人们较为熟悉的pda,基本功能均比较简单,主要是管理个人信息,如通讯录、备忘录,以及计算器、录音和辞典等功能。这些功能都是固化的,不能根据用户的要求进行改进,而且在人机接口、多媒体和影音支持方面都还有很大的欠缺。随着3g时代的到来,结合人们对未来新信息家电的要求,新一代手持设备将定位于整合宽带通讯与多媒体功能,支持彩色液晶屏幕以及更快速的数据处理能力等。显而易见,这样的手持设备将会是一个复杂的嵌入式系统,因此其设计实现也不同于传统的以单一微处理器为核心,以专用的控制程序实现应用功能的简单设备;而代之以soc为核心,以通用性较强的嵌入式操作系统为软件平台,应用软件可扩展的设计方案。
硬件平台核心—soc
传统的手持设备通常使用一个risc微处理器,处理数据的输入输出、数字计算以及屏幕输出等工作,如市面上最常见的palmpda就采用motorola的dragonball32位risc微处理器。而对于复杂的嵌入式系统,仅有微处理器是不够的,要额外再加上其它特殊的处理芯片,比如说dsp(数字信号处理器)、闪存或者lcd驱动等,这就产生了soc，即结合多种芯片架构,将许多特殊功能的处理单元整合到一块芯片中。这样做的优点不仅是提供了一个功能强大,易于开发的硬件平台,而且由于整合多个功能模块在一块芯片上,在功率消耗方面将会有显著的降低,并且可以避免信号处理中产生的杂波。
现在soc的最新技术,在于结合risc微处理器与数字信号处理器dsp和其它外围控制器于一身,通过整合risc微处理器的通用性功能和dsp多媒体通讯的专用特性来达到效率成本和省电的最佳比例。由于soc在设计和制造中的复杂性,现在只有为数不多的大型半导体厂商可以完成。其中,最具有代表性的是intel公司推出的xscale架构和德州仪器公司(ti)的omap架构,这两种soc均定位于面向新一代个人移动信息平台。本设计使用的soc核心是ti公司的omap1510,下面将结合它的结构和功能阐述具体设计方案。
ti的omap1510
omap为德州仪器公司(ti)最新推出的一项先进的soc技术,其最大特点是整合了ti的dsp核心和arm的risc微处理器以及各种外围控制器。各部分的功能和作用简介如图1所示。
图1 omap1510的核心部分
omap1510soc的核心有两部分,一是175mhz的arm925risc微处理器,可作为嵌入式操作系统的控制核心,处理人机接口等系统功能主控的相关运算;另一个是200mhz的数字信号处理器———tms320c55x,用于处理大量的实时多媒体信息,如mpeg1、mpeg2、mpeg4或是其它的音频、视频信息流。
dsp和arm risc微处理器分别由两个操作系统所控制,dsp采用ti自己的微核心———dsp/biosii,可以在上面方便地开发符合实时运算效率的软件组件;而arm微处理器则使用一般的嵌入式操作系统来控制,如我们熟悉的windowsce,linux等。为有效地支持整个omap平台,两个处理器之间的资料通信就成为关键。针对这一点,ti提出dsp/biosbridge作为解决方案,能够让应用程序开发人员在双处理器架构下撰写程序,就有如在单一处理器上一样方便。
omap soc在开发工具方面使用的是ti流行的codecomposerstudio(ccs),这套开发工具包含了程序编译器、仿真器以及程序调试器等,熟悉ccs后,使用这些工具可以很方便地开发各种基于omap的应用程序,尤其在撰写dsp的应用组件时,通过ccs可以很容易的在dsp/bios上整合支持影像及音频数据处理的组件,而不必花太多心思了解底层操作系统的运作方式。
目前,对于omap1510,支持得比较好的操作系统是symbian公司的epoc。它的整个系统为client-server架构,可以在windows操作系统上使用symbian quartzc++sdk6.0开发epoc上的omap应用程序,应用程序采用omap中的dsp用来处理多媒体资料,并在上面执行tidsp/bios,而arm处理一般性工作。举例来说,在上面开发的mpeg4播放功能,就是由dsp实现mpeg4的解压缩功能,在arm上面执行如档案处理、画面处理等工作,同时epoc建立一个multimedia server来负责相互之间的信息沟通,并建立相关的api以利于应用程序的扩充。
在系统调试方面,omap提供了一个jtag接口,在芯片上还整合了多功能的周边控制组件。例如lcd控制器、内存扩充接口,红外接口、蓝牙接口,触控式面版扩充接口及usb接口等等,可以方便的配合各种输入输出设备使用以及进行功能扩充。
传统的手持设备,如人们较为熟悉的pda,基本功能均比较简单,主要是管理个人信息,如通讯录、备忘录,以及计算器、录音和辞典等功能。这些功能都是固化的,不能根据用户的要求进行改进,而且在人机接口、多媒体和影音支持方面都还有很大的欠缺。随着3g时代的到来,结合人们对未来新信息家电的要求,新一代手持设备将定位于整合宽带通讯与多媒体功能,支持彩色液晶屏幕以及更快速的数据处理能力等。显而易见,这样的手持设备将会是一个复杂的嵌入式系统,因此其设计实现也不同于传统的以单一微处理器为核心,以专用的控制程序实现应用功能的简单设备;而代之以soc为核心,以通用性较强的嵌入式操作系统为软件平台,应用软件可扩展的设计方案。 硬件平台核心—soc 传统的手持设备通常使用一个risc微处理器,处理数据的输入输出、数字计算以及屏幕输出等工作,如市面上最常见的palmpda就采用motorola的dragonball32位risc微处理器。而对于复杂的嵌入式系统,仅有微处理器是不够的,要额外再加上其它特殊的处理芯片,比如说dsp(数字信号处理器)、闪存或者lcd驱动等,这就产生了soc，即结合多种芯片架构,将许多特殊功能的处理单元整合到一块芯片中。这样做的优点不仅是提供了一个功能强大,易于开发的硬件平台,而且由于整合多个功能模块在一块芯片上,在功率消耗方面将会有显著的降低,并且可以避免信号处理中产生的杂波。 现在soc的最新技术,在于结合risc微处理器与数字信号处理器dsp和其它外围控制器于一身,通过整合risc微处理器的通用性功能和dsp多媒体通讯的专用特性来达到效率成本和省电的最佳比例。由于soc在设计和制造中的复杂性,现在只有为数不多的大型半导体厂商可以完成。其中,最具有代表性的是intel公司推出的xscale架构和德州仪器公司(ti)的omap架构,这两种soc均定位于面向新一代个人移动信息平台。本设计使用的soc核心是ti公司的omap1510,下面将结合它的结构和功能阐述具体设计方案。 ti的omap1510 omap为德州仪器公司(ti)最新推出的一项先进的soc技术,其最大特点是整合了ti的dsp核心和arm的risc微处理器以及各种外围控制器。各部分的功能和作用简介如图1所示。 图1 omap1510的核心部分 omap1510soc的核心有两部分,一是175mhz的arm925risc微处理器,可作为嵌入式操作系统的控制核心,处理人机接口等系统功能主控的相关运算;另一个是200mhz的数字信号处理器———tms320c55x,用于处理大量的实时多媒体信息,如mpeg1、mpeg2、mpeg4或是其它的音频、视频信息流。 dsp和arm risc微处理器分别由两个操作系统所控制,dsp采用ti自己的微核心———dsp/biosii,可以在上面方便地开发符合实时运算效率的软件组件;而arm微处理器则使用一般的嵌入式操作系统来控制,如我们熟悉的windowsce,linux等。为有效地支持整个omap平台,两个处理器之间的资料通信就成为关键。针对这一点,ti提出dsp/biosbridge作为解决方案,能够让应用程序开发人员在双处理器架构下撰写程序,就有如在单一处理器上一样方便。 omap soc在开发工具方面使用的是ti流行的codecomposerstudio(ccs),这套开发工具包含了程序编译器、仿真器以及程序调试器等,熟悉ccs后,使用这些工具可以很方便地开发各种基于omap的应用程序,尤其在撰写dsp的应用组件时,通过ccs可以很容易的在dsp/bios上整合支持影像及音频数据处理的组件,而不必花太多心思了解底层操作系统的运作方式。 目前,对于omap1510,支持得比较好的操作系统是symbian公司的epoc。它的整个系统为client-server架构,可以在windows操作系统上使用symbian quartzc++sdk6.0开发epoc上的omap应用程序,应用程序采用omap中的dsp用来处理多媒体资料,并在上面执行tidsp/bios,而arm处理一般性工作。举例来说,在上面开发的mpeg4播放功能,就是由dsp实现mpeg4的解压缩功能,在arm上面执行如档案处理、画面处理等工作,同时epoc建立一个multimedia server来负责相互之间的信息沟通,并建立相关的api以利于应用程序的扩充。 在系统调试方面,omap提供了一个jtag接口,在芯片上还整合了多功能的周边控制组件。例如lcd控制器、内存扩充接口,红外接口、蓝牙接口,触控式面版扩充接口及usb接口等等,可以方便的配合各种输入输出设备使用以及进行功能扩充。
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