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用平臺硬件系統(tǒng)設計基本原則的基礎上，文章畫出一個硬件系統(tǒng)原理圖和印刷電路板圖；各種功能模塊進行測試和調(diào)試；完成與CPLD相關的硬件語言設計和調(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等應用程序的開發(fā)，和Linux驅(qū)動程序開發(fā)。
關鍵詞：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，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。

1 OMAP5910處理器介紹
    OMAP5910是針對高度集成的通用OMAP處理器的嵌入式應用的應用程序的第一個目標。它的應用是無線領域之外，能夠互連計算、嵌入式計算、遠程計算和新興的計算一體化。不僅適合于2．5G／3G手機和PDA市場，也將OMAP平臺固有的優(yōu)勢進一步擴大，可用于數(shù)字媒體、生物識別、定位服務、新類型游戲和電信、商業(yè)和工業(yè)應用領域。

2 硬件系統(tǒng)的設計
    整個系統(tǒng)的硬件可以分為兩個模塊：處理器模塊和外設模塊。處理器模塊運行嵌入式Linux的實時操作系統(tǒng)和應用程序，以及周邊外設模塊和通信，是完全控制整個系統(tǒng)的核心。外設模塊是一組以上的外圍設備，包括電源、音頻和視頻系統(tǒng)。
2．1 處理器模塊
    進一步細分為處理器、JTAG和內(nèi)存模塊。
    處理器：OMAP5910處理器是整個系統(tǒng)中的仲裁者和決策者，是相機、手機(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時代，越來越多的人接觸到一個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、個人數(shù)字助理(_PDA)、家用空調(diào)、冰箱、波音飛機、小型車，甚至巡航導彈武庫。數(shù)字化時代的標志不再是一個單一的PC，而是嵌入式系統(tǒng)的不同模式。
    嵌入式Linux因為便宜、功能強大、易于移植等特點被被廣泛采用，成為新興的力量，在這個系統(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、并設置環(huán)境變量。
    服務器使用gcc linux交叉編譯器，ARM-LINUX-glibc．tar．bz20到～Linux-glibc．tar．bz2的復雜設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PATH=$PATHausrlarmlbin補充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，我們的目標系統(tǒng)的內(nèi)核啟動就是從這個文件里面開始運行的。
    documentation：與內(nèi)核有關的各種文檔，有一些是比較有用的，像device．txt是各種類型器件的設備描述文件。
    drivers：這個目錄是各種設備驅(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：這個目錄包含各種文件系統(tǒng)。
    include：這個目錄下面是各種頭文件。
    init：這個目錄下主要是linux的主函數(shù)文件～．c文件，linux的主流程就在這個文件里面實現(xiàn)，main里的start-kernel是內(nèi)核的入口。
    ipc：這個目錄下主要是進程間通信的一些實現(xiàn)代碼。
    kernel：這個目錄下面是內(nèi)核的一些核心文件。
    Iib：這個目錄下是一些通用的庫函數(shù)。
    mm：這個目錄下主要是內(nèi)存管理的代碼。
    net：這個目錄下包含了liuux對網(wǎng)絡的支持，各種協(xié)議的實現(xiàn)都在該目錄下面。
    scripts：這個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)核進行配置。

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

6 總結(jié)
    設計完成了基于OMAP5910的3G無線終端的多媒體應用平臺的硬件系統(tǒng)。繪制了硬件系統(tǒng)的原理圖和印制電路板圖；對各功能模塊進行測試和調(diào)試；完成與CPLD相關的硬件語言設計和調(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等應用程序的開發(fā)。