OMAP5912在數字集群系統中的應用

韓正剛

摘 要：集群通信系統是用于指揮調度的專用移動通信系統，是一種共享無線信道、用戶分擔費用、可動態重組的多用途、高效能的先進無線電系統。相比于公眾移動通信系統，數字集群通信系統具有通話接續時間短、信道利用率高、用戶私密性好、易于擴展等優點。本文重點介紹了手持機基帶部分處理核心OMAP5912的硬件結構及其在手持機的應用。

關鍵詞：數字集群通信系統 OMAP5912 直通通信模式

在信息技術高速發展的今天，消費者對無線通信所提供的服務也提出了更高的要求，而這些新技術的發展必然帶來硬件和軟件的復雜度更高，能量消耗更大。但對于消費者來說，在要求所使用的無線通信產品具有更多、更好功能的同時，還要求耗電量更低，體積更小，外觀更精美。為了實現這一看似矛盾的要求，TI公司提出了一種新的開放式多媒體應用平臺—OMAP（Open Multimedia Application Platform）。它既能高效地處理多媒體信號，體積和功耗又很小。經過多年發展，OMAP平臺已經廣泛應用于各種移動設備。在數字集群手持機的研制中，我們采用的是目前廣泛應用的OMAP5912。

1 OMAP5912硬件結構：

OMAP5912具有獨特的雙核結構，一個實現控制功能的帶TI增強型ARM926EJ-S內核的RISC處理器和一個高性能、低功耗的TMS320C55x DSP核。

在OMAP結構中，RISC處理器主要用來實現對整個系統的控制，包括運行操作系統、界面控制、網絡控制和DSP數據處理的控制等；DSP子系統則主要用來實現各種媒體數據的高效處理，包括文本、音頻、視頻等。OMAP5912設備包括MPU子系統、DSP子系統、存儲器通信控制器、通用/專用功能外設。其中，MPU子系統是這個多媒體應用平臺的核心，它可以訪問系統所有的存儲空間，以及作為系統I/O空間的160KB的DSP子系統存儲空間，此外，MPU和DSP還可以共同訪問一些片內SRAM和片外存儲器接口。

1.1 OMAP5912的硬件結構可以分為以下幾個層次

（1） 最上層為ARM內核，負責對整個系統的控制；

（2） 其次是DSP內核、外部存儲器通信控制器、MPU/DSP外設總線橋、系統DMA控制器、時鐘和復位控制器、中斷控制器等。

（3） 最底層是各種外圍設備、內外存儲器等。

1.2 OMAP5912具有以下的結構特點

（1） 同時支持RISC和DSP的操作系統。

（2） MPU子系統具有如下特點：

· 一個協處理器15（CP 15）以及保護模塊；

· 數據和程序存儲器管理單元（MMU）；

· 獨立的16KB指令Cache和8KB數據Cache；

· 僅在小端模式下使用ARM926EJ-S內核。

（3） DSP子系統具有如下特點：

· 內部32KW的雙尋址RAM，48KW的單尋址RAM，16KW的ROM；

· 可通過軟件配置的指令Cache；

· 為視頻處理提供的硬件加速器、像素內插和運動估計單元；

· 不需DSP干預的、可進行高速數據傳遞的6通道DMA控制器。

（4） DSP MMU可實現地址翻譯和訪問權限檢查。

（5） 一個外部存儲器通信控制器（TC），允許在外部存儲器接口和MPU及DS間進行異步操作。

（6） 郵箱（MPU到DSP有2個，DSP到MPU有2個），用于實現雙核的通信

（7） MPUI和MPUI port允許MPU訪問DSP子系統特定的存儲空間和外設。

（8） 具有250KB、32bit的內部SRAM存儲器，用來在本地存放操作系統的一些關鍵程序，并可用做顯存，必要時也可看作是MPU子系統唯一的內存。

2 集群手持機中的應用

集群手持機基帶部分的核心是TI開發的OMAP5912開放式多媒體處理平臺。手持機的基帶處理部分，還包括語音處理芯片、數模/模數轉換器、外部存儲器、電源管理、鍵盤/顯示設備等。其中，語音處理模塊采用TI公司的CODEC TLV320AIC11進行。語音壓縮編解碼器，這由OMAP5912中的DSP子系統通過軟件算法實現。D/A轉換器是TI公司的TLV5638芯片，這是一款雙通道數模轉換器。它的好處是通過配置，在保證相位精度的前提下同時將兩路數字信號轉換為模擬信號，這對于手持機采用正交調制方式、零中頻體系結構具有舉足輕重的作用。A/D轉換器是ADI公司推出的AD9874，它是一款中頻數字化集成芯片，其作用是將中頻信號二次降頻，并進行數模轉換，信號最終以基帶I/Q的方式提供給OMAP5912中的基帶處理模塊處理。下圖為手持臺基帶板硬件結構圖。

手持機核心處理模塊是OMAP5912平臺，該平臺的特點是雙核處理，但同時要求用戶給雙核合理分配任務，發揮各自最大優勢。按照OMAP5912的特性，協議棧框架應該在MPU系統中由上層軟件搭建和控制，而DSP系統只負責底層數字信號調制/解調、信道編/解碼、語音編/解碼等信號處理工作。

MPU系統負責運行操作系統，提供人機界面，響應用戶發起和應答呼叫，實現直通通信模式協議棧的網路層。

DSP子系統負責響應MPU系統傳達的呼叫命令，進行信號處理、信道復用、組突發等操作，實現直通通信模式協議棧的數據鏈路層和物理層。

MPU系統使用鍵盤/顯示接口；外部存儲器（如Flash、SDRAM等）掛接在外部存儲器通信控制器上，由MPU系統控制，郵箱寄存器用于MPU系統和DSP系統傳遞信息。

DSP系統使用所有的McBSP串口、SPI接口、DSP DMA、DSP私有timer，以及郵箱寄存器和MPU傳遞信息。

對于DSP系統使用的外設來說，其中有一些是共享外設，如McBSP2和SPI串口，如果要被DSP使用，需要進行共享外設的分配。