基于OMAP的3G無線終端處理器系統(tǒng)的硬件研究與開發(fā)

摘要：在深入理解ARM和TMSC320C5000在參與基于OMAP5910的3G無線終端的多媒體應(yīng)用平臺硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則的基礎(chǔ)上，文章畫出一個(gè)硬件系統(tǒng)原理圖和印刷電路板圖；各種功能模塊進(jìn)行測試和調(diào)試；完成與CPLD相關(guān)的硬件語言設(shè)計(jì)和調(diào)試，在QuartusII軟件下用VerilogHDL編寫；在掌握Linux操作系統(tǒng)及嵌入式操作系統(tǒng)的移植和開發(fā)及Linux下的驅(qū)動程序開發(fā)的基礎(chǔ)上，完成DSP、Camera、觸摸屏等底層驅(qū)動程序的開發(fā)；完成Microwindow下頂層用戶界面和JPEG等應(yīng)用程序的開發(fā)，和Linux驅(qū)動程序開發(fā)。
關(guān)鍵詞：3G；OMAP5910；Linux；Microwindows；MP3；MPEG-4；JPEG

0 前言
    3G或第三代移動通信系統(tǒng)可以提供各類高品質(zhì)的多媒體服務(wù)，它能夠處理圖像、音樂、視頻流和其他形式的媒體，包括網(wǎng)頁瀏覽，電話會議、電視電話、在線游戲，和其他信息服務(wù)。

1 OMAP5910處理器介紹
    OMAP5910是針對高度集成的通用OMAP處理器的嵌入式應(yīng)用的應(yīng)用程序的第一個(gè)目標(biāo)。它的應(yīng)用是無線領(lǐng)域之外，能夠互連計(jì)算、嵌入式計(jì)算、遠(yuǎn)程計(jì)算和新興的計(jì)算一體化。不僅適合于2．5G／3G手機(jī)和PDA市場，也將OMAP平臺固有的優(yōu)勢進(jìn)一步擴(kuò)大，可用于數(shù)字媒體、生物識別、定位服務(wù)、新類型游戲和電信、商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。

2 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    整個(gè)系統(tǒng)的硬件可以分為兩個(gè)模塊：處理器模塊和外設(shè)模塊。處理器模塊運(yùn)行嵌入式Linux的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，以及周邊外設(shè)模塊和通信，是完全控制整個(gè)系統(tǒng)的核心。外設(shè)模塊是一組以上的外圍設(shè)備，包括電源、音頻和視頻系統(tǒng)。
2．1 處理器模塊
    進(jìn)一步細(xì)分為處理器、JTAG和內(nèi)存模塊。
    處理器：OMAP5910處理器是整個(gè)系統(tǒng)中的仲裁者和決策者，是相機(jī)、手機(jī)(包括圖像采集，像素插值的RGB轉(zhuǎn)換和JPEG壓縮)，視頻，MPEG-4壓縮的靈魂。
    JTAG接口：用于完成處理器的調(diào)試和診斷。
    內(nèi)存：內(nèi)存模塊完成多媒體數(shù)據(jù)(包括捕獲靜止圖像，視頻圖像，音頻和視頻壓縮流和解碼幀，參考幀，顯示幀等)和其他數(shù)據(jù)的存儲。
2．2 嵌入式操作系統(tǒng)
    后PC時(shí)代，越來越多的人接觸到一個(gè)新的概念一嵌入式系統(tǒng)。嵌入式產(chǎn)品被發(fā)現(xiàn)在人們的日常生活，從手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(_PDA)、家用空調(diào)、冰箱、波音飛機(jī)、小型車，甚至巡航導(dǎo)彈武庫。數(shù)字化時(shí)代的標(biāo)志不再是一個(gè)單一的PC，而是嵌入式系統(tǒng)的不同模式。
    嵌入式Linux因?yàn)楸阋?、功能?qiáng)大、易于移植等特點(diǎn)被被廣泛采用，成為新興的力量，在這個(gè)系統(tǒng)中使用的操作系統(tǒng)版本是PATCHVERSIO N21。

3 交叉編譯環(huán)境的建立
    交叉編譯環(huán)境的作用是為OMAP5910編譯程序可以識別的對象代碼。建立的步驟：解壓、安裝、并設(shè)置環(huán)境變量。
    服務(wù)器使用gcc linux交叉編譯器，ARM-LINUX-glibc．tar．bz20到～Linux-glibc．tar．bz2的復(fù)雜設(shè)置根目錄和提取焦油jxv路徑上的交叉編譯環(huán)境／ARM-linwc glibc．tar．bz2此命令在／usr目錄安裝的ANM交叉編譯器的／usr／本地／bin目錄的安裝elfZcoff工具。然后在PATH變量中添加一個(gè)PATH=$PATHausrlarmlbin補(bǔ)充letclprofile文件的位置。這充分建立了良好的ARM-LINUX交叉編譯環(huán)境。

4 內(nèi)核的移植
    移植必須先了解源代碼的核心結(jié)構(gòu)。
    arch：包含多種架構(gòu)CPU的代碼，如archlarim目錄下面包含的是專門針對arm的代碼，比如說arch／axm／kernellhead-armv．S，我們的目標(biāo)系統(tǒng)的內(nèi)核啟動就是從這個(gè)文件里面開始運(yùn)行的。
    documentation：與內(nèi)核有關(guān)的各種文檔，有一些是比較有用的，像device．txt是各種類型器件的設(shè)備描述文件。
    drivers：這個(gè)目錄是各種設(shè)備驅(qū)動程序。以后提到的LCD、camera、DSP、USB以及觸摸屏的驅(qū)動程序都在該目錄下。
    fs：這個(gè)目錄包含各種文件系統(tǒng)。
    include：這個(gè)目錄下面是各種頭文件。
    init：這個(gè)目錄下主要是linux的主函數(shù)文件～．c文件，linux的主流程就在這個(gè)文件里面實(shí)現(xiàn)，main里的start-kernel是內(nèi)核的入口。
    ipc：這個(gè)目錄下主要是進(jìn)程間通信的一些實(shí)現(xiàn)代碼。
    kernel：這個(gè)目錄下面是內(nèi)核的一些核心文件。
    Iib：這個(gè)目錄下是一些通用的庫函數(shù)。
    mm：這個(gè)目錄下主要是內(nèi)存管理的代碼。
    net：這個(gè)目錄下包含了liuux對網(wǎng)絡(luò)的支持，各種協(xié)議的實(shí)現(xiàn)都在該目錄下面。
    scripts：這個(gè)目錄下主要是一些腳本文件，通過與這些文件的交互對內(nèi)核進(jìn)行配置。

5 設(shè)備驅(qū)動程序介紹
    設(shè)備驅(qū)動程序是內(nèi)核的Linux操作系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)，應(yīng)用程序屏蔽硬件細(xì)節(jié)之間的接口。在此應(yīng)用程序看來，硬件設(shè)備只是一個(gè)設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以在操作普通文件的硬件設(shè)備上操作。Linux操作系統(tǒng)，設(shè)備分為字符設(shè)備、塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備三種。
5．1 字符型設(shè)備驅(qū)動的框架
    嵌入式Linux設(shè)備管理和文件系統(tǒng)，再與以文檔的形式存儲在／dev目錄中的各種設(shè)備緊密連接，稱為設(shè)備文件。完成設(shè)備操作，運(yùn)行定期的數(shù)據(jù)文件相同的設(shè)備文件。為了管理這些設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量，每個(gè)設(shè)備被分為主要設(shè)備數(shù)量和設(shè)備數(shù)量。主要設(shè)備用來區(qū)分不同類型的設(shè)備，從設(shè)備號用來區(qū)分同一類型的多個(gè)設(shè)備。

6 總結(jié)
    設(shè)計(jì)完成了基于OMAP5910的3G無線終端的多媒體應(yīng)用平臺的硬件系統(tǒng)。繪制了硬件系統(tǒng)的原理圖和印制電路板圖；對各功能模塊進(jìn)行測試和調(diào)試；完成與CPLD相關(guān)的硬件語言設(shè)計(jì)和調(diào)試，在QuartusII軟件下用VerilogHDL編寫；在掌握linux操作系統(tǒng)及嵌入式操作系統(tǒng)的移植和開發(fā)及Linux下的驅(qū)動程序開發(fā)的基礎(chǔ)上，完成DSP、Camera、觸摸屏等底層驅(qū)動程序的開發(fā)：完成Microwindow下頂層用戶界面和JPEG等應(yīng)用程序的開發(fā)。