开放的多媒体应用平台OMAP-TM综述

　　随着通信技术、计算机技术、微电子技术等的发展，多媒体信号的处理和传输对系统配置提出了更高的要求。OMAP（开放式多媒体应用平台）是基于DSP的开放多媒体应用平台。OMAP TM平台是双核结构，由ARM核及DSP核组成，DSP以低功耗高性能实现多媒体应用。目前在OMAP TM平台上实现的多媒体应用有语音、音频、图像、视频等。

　　1 OMAP TM的开放性

　　OMAP TM的开放性表现在以下三个方面：

　　（1）对于用户来说，基于OMAP TM平台的应用是开放的。通过DSP/BIOS TM桥，DSP的资源就如同ARM的外设一样通过操作系统的API被调用。DSP/BIOS TM桥在OMAP TM平台上实现了双核的无缝连接。

　　（2）对于独立的软件制造商（ISV）来说，为OMAP TM平台开发商业应用软件的标准是开放。算法的兼容性及可评佑性是关键。只有算法的性能、占用资源及接口方式是标准的，算法才能离架。而且DSP/BIOS TM桥提供XDAIS兼容算法接口。ISV开发的XDAIS兼容算法可直接用于OMAP TM平台。

　　（3）对于原始设备制造厂商（OEM）来说，可以开放先进的操作系统。OMAP TM平台支持的操作系统很多，借助于第三方OS及TI的第三方网络等，OEM厂商仿佛置身于一个巨大软件超市，各种算法及软件商品性能价格一目了然，尽可以取其所需。

　　2 OMAP TM的硬件平台

　　OMAP TM的多媒体应用取决于它内部硬件结构的实现，DSP是实现多媒体应用的关键。当然其内部的硬件加速器、DMA及交通控制单元等也举足轻重。

　　OMAP TM硬件平台主要由DSP核、ARM核及交通控制（TRAFFIC CONTROLLER）单元组成。这三个部分可以独立地进行时钟管理，有效地控制功耗。

　　OMAP TM平台的硬件平台会逐步升级国，以满足日益增长的应用需求。目前的ARM核选用ARM95TDMI，其上可以运行先进的操作系统如WINDOWS CE、EPOC等。DSP核采用TMS320C55X TM DSP，其上运行的RTOS是DSP/BIOS TM。TMS320C55X TM DSP有高度并行能力，它的32位读写能力天功能强大的EMIF、双流水线的独立操作及双MAC的运算能力，以及它的变长指令、用户自定义的并行指令是优异的多媒体性能的保证。其采用模块化的IDLE模式，地降低了功耗。OMAP TM硬件平台的框图如图1所示。

　　3 OMAP TM的软件结构

　　OMAP TM的软件结构在两个操作系统上，一是基于ARM的先进的OS如EPOC、WINCE等；二是基于DSP的DSP/BIOS TM。如何使两个操作系统无缝工作，是实现开放的软件平台的关键。这个技术就是首次正式应用在OMAP TM平台上的DSP/BIOS TM桥。

　　3.1 DSP/BIOS TM桥

　　DSP/BIOS TM桥用于连接DSP/BIOS和其他通用处理器（GPP）上的OS。GPP在OMAT TM里是ARM，还可以是MTPS（Microprocessor without Interlocked Pipe Stage）等。DSP/DIOS TM桥具有以下特点：

　　·高性能；

　　·有效利用GPP和DSP的资源；

　　·可移植到不同的GPP和DSP硬件平台上；

　　·可移值到不同的GPP和DSP操作系统上；

　　·支持多个DSP和一个GPP；

　　·从GPP应用程序中使用；

　　·对象为中心的设计；

　　·高可靠性；

　　·APIs与将来的版本向后兼容。

　　DSP/BIOS TM桥用于非对称的，由一个通用的处理器（GP:P）和一个或多个DSP组成的多处理器环境。DSP/BIOS TM桥作为GPP OS和DSP OS的软件组合，把两个操作系统连接在一起。这种连接能够使GPP端的客户与DSP上的任务交换信息和数据。连接分为两种类型的子连接，消息子连接和数据流子连接。每种子连接都按顺序传递消息，哪个消息先到消息链，哪个消息就先被传递；同样哪个数据流先到数据流链；哪个数据流就先被传递。每个子连接都独立地进行操作，例如：GPP先发送数据流，然后发送消息，如果消息有高优先级，那么消息比数据流先到DSP。图2表示GPP客户端程序和DSP任务间的关系。

　　3.2 主机软件结构

　　对于GPP操作系统来说，DSP/BIOS TM桥增加了API，它能使GPP应用和驱动程序同时利用DSP的资源。GPP客户端可以通过API完成以下工作：

　　·初始化DSP上的信号处理任务；

　　·与DSP任务交换信息；

　　·与DPS任务双向交换数据流；

　　·停止、激活、删除DSP任务；

　　·进行资源的状态查询。

　　一个GPP应用程序或设备驱动程序可以使用DSP/BIOS TM桥API与DSP子系统上的DSP任务进行通信。例如：一个GPP WAVE设备驱动程序可以利用API发送信息给DSP任务来管理数据从ADC到DAC。

　　3.3 DSP软件结构

　　对于DSP RTOS，DSP/BIOS TM桥增加了目标独立的流式I/O界面（STRM）、消息界面（NODE）和资源管理（RM）服务器。RM服务器就象DSP RTOS的一个任务一样运行，并服务于GPP的命令和查询。一旦GPP端的程序通过GPP端的API发出请求，RM服务器响应，启动或停止DSP信号处理节点。

　　由RM服务器的任务采用STRM和NODE界面，作为对应的GPP客户程序的服务器，并根据GPP客户程序发出的信息进行处理工作。典型的，一个DSP任务用设备独立的流式I/O把数据从源端传送到罕主端，并在数据传送过程中进行特定的处理和转换。例如：一个WAVE音频任务从GPP WAVE设备驱动程序接收到数据后，可能要执行音频解压缩（ADPCM，MPEG，CELP），然后把解压缩的线性采样送到DAC。

　　3.4 DSP/BIOS TM桥的功能组件

　　DSP/BIOS TM桥的功能组件如图3所示。

　　在典型配置中，GPP与一个或多个DSP相连，终用户在GPP上的应用程序调用媒体服务模块或驱动程序，通过DSP/BIOS TM桥来管理DSP资源。

　　DSP任务节点是DSP上单独执行的线程，它实现信号处理算法。任务节点通过固定长度的短消息和与设备无关的流式I/O互相通信或与GPP通信。

　　3.5 举例说明DSP/BIOS TM桥的实现过程

　　在这个例子中用DSP进行滤波，GPP应用程序调用API控制DSP上的音频滤波任务。API用来控制DSP，但GPP和DSP之间没有数据流，如图4所示。

　　为初始化DSP上的滤波器任务，GPP应用程序要完成的工作如下：

　　·连接到DSP；

　　·分配滤波器任务节点及ADC和DAC设备节点；

　　·连接节点；

　　·创建DSP上的节点；

　　·启动滤波器节点。

　　为终止DSP上的滤波器应用，GSP应用程序完成的工作如下：

　　·调DSP节点，终止API发消息到滤波器来终止处理；

　　·删除滤波器节点和ADC，DAC节点；

　　·与DSP分离。

　　作为双核的OMAP TM平台，其的特点是开放性及其软件平台和硬件平台的独立性，基于C的ARM和基于XDAIS算法的DSP使OMAP TM平台易于开发和维护，功能强大。软件平台的DSP/BIOS TM桥并不依赖于固定的操作系统，具有可移植性。目前已经有众多的第三方开发出大量XDAIS兼容算法。OAP TM的软件开发集成环境支持多核的CCS2.0 IDE、XDS510及XDS560仿真器，同时TI还提供OMAP TM EVM做的评估工具。