OMAP5912雙核通信及其數字音頻系統實現
發布時間：2015-11-10 11:12
發布者：designapp
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1OMAP5912平臺簡介 開放式多媒體應用平臺(()pen MuItimedia Appli一cations PIatform，OMAP)是針對第三代手機開發的高性能多媒體處理器。除具有性能/功耗比的優勢外，還提供豐富的外圍接口，支持幾乎所有流行的有線和無線接口標準。因其出色表現，該平臺一直得到世界主要移動設備制造商(如諾基亞、愛立信、索尼等)的青睞。 0MAP5912采用獨特的雙核結構，內含1個實現控制功能的帶有TI增強型ARM926EJ-S內核的處理器和1個實現數據處理功能的高性能、低功耗TMS320C55x DSP內核。ARM處理器可用來實現各種通信協議、控制和人機接口;DSP具有多條數據地址總線，非常適合數據密集的多媒體處理(如視頻編解碼)，并具有極低的功耗[l]。為結合這兩個處理器的優勢，使其發揮最大效率，雙核通信機制起了至關重要的作用。 2 OMAP5912的雙核間通信方式 在0MAP5912中實現ARM和DSP雙核通信方式有共享郵箱寄存器、共享存儲空間2種，在實際應用中需要配合使用這些雙核通信方式。如雙核通信中的握手聯絡，其數據量小，可用傳遞消息及時可靠的共享郵箱用來實現;當需要傳輸大量數據(如圖像數據)時，通常要使用高效率的共享存儲空間這種通信方式。 2.1共享郵箱寄存器方式 雙核間可相互中斷并通過郵箱寄存器傳遞少量數據。共有4套郵箱寄存器，每套郵箱寄存器由2個16 bit寄存器和1個1 bit寄存器組成。當一個處理器將合適的命令字寫到命令字寄存器后，該寄存器會產生中斷，對另一個處理器的標志寄存器進行正確設置。被中斷的處理器通過讀標志寄存器響應中斷并清空標志寄存器。每套郵箱寄存器中，還有1個附加的數據字寄存器，可在每次中斷時在處理器間傳送2個字的數據。通過命令和數據字通信的信息完全由用戶定義。數據字可用來表示地址指針或狀態字。 2.2共享存儲器方式 共享存儲器有2種方式。第一種方式由ARM通過主機接口(MPU Interface，MPUI)獲取對DSP存儲空間和I/O空間的訪問權，由ARM完成數據在雙核間的搬移。MPUI為MPU和系統DMA控制器與DSP及其外設的通信提供了橋梁，通過MPuI可訪問DSP的整個存儲空間及其公共外設總線。 另一種方式是ARM通過對DSP存儲管理單元(Memoy Management Unit，MMU)的設置將DSP的外部存儲空間映射到OMAP5912系統存儲資源中，由DSP完成雙核間的數據傳輸。OMAP5912通過通信控制器(Traffic Controller，TC)實現共享存儲器，這樣ARM和DSP可訪問共享的靜態隨機存儲器(StaticRAM，SRAM)、高速外部存儲器接口(I,Zxteraaal：Mem0ryInterface Fast，EMIFF)以及低速外部存儲器接口(Ex-terhal Memory Interface Slow，EMIFS)的存儲空間[2]。 3 雙核間通信的基礎應用程序 為降低上層應用開發者的實現難度和節省設計時間，采用雙核間通信的基礎應用程序--DSP/BIOSLINK[3]，其為上述兩種雙核通信方式的實現。開發人員在進行上層應用程序開發時，只需使用DSP/BIOSLINK提供的接口函數。DSP/BIOS LINK允許開發人員在ARM端利用一套標準API進入和控制DSP的運行環境;用于非對稱的、由一個通用處理器(如ARM)和一個或多個DSP組成的處理器環境。圖1為DSP/BIOSLINK的軟件體系結構圖。 DSP/BIOS LINK為開發人員提供的服務有：基本的處理器控制(啟動、執行、停止)、基于邏輯通道(CHANNEL)的數據傳輸、消息(基于MSGQ模塊)。由PROC，CHNL，MSGQ3個組件組成。PROC是PROCESSCONTROL的縮寫，負責DSP處理器在應用程序用戶空間的操作，主要功能有：DSP初始化、DSP端程序的加載、執行和停止。CHNL是CHANNEL的縮寫，表示ARM和DSP間數據流的邏輯通道，負責ARM和DSP間的數據傳輸。CHNL是ARM和DSP之間的邏輯實體，實現二者的物理連接。MSGQ是MESSAGEQUEUE的縮寫，負責ARM和DSP間長短不一的消息的交互和通信。消息的接收和發送是通過消息隊列實現的[4]。 4 基于OMAP5912的數字音頻系統買現 筆者以基于OMAP5912_的數字音頻系統為例介紹OMAP雙核間通信的具體應用。系統在RF6(ReferenceFramework Level 6)框架基礎上實現，整個系統將輸入的立體聲音頻信號按照給定的采樣率和量化精度轉化為左、右兩聲道數據幀，再對其進行有限脈沖濾波器FIR算法和聲音控制VOL算法處理，然后合成立體聲輸出。整個系統劃分為ARM端應用程序和DSP端算法2部分。 4.1 RF6框架簡介 RF6是專門針對雙核芯片OMAP中DSP端軟件設計提出的一種參考框架[5]，不但包含了外圍器件驅動模塊、線程模塊以及算法封裝模塊，還包含了用于同ARM端進行通信的模塊。RF6中數據處理的4種基本元素為：單元、通道、任務和TMS320DSP數字信號處理器標準算法(eXpressDSP Algol-ithm InteropeliabilityStandard，XDAIS)。其中，單元是算法的集合，為外界和算法提供標準接口;通道是單元的集合;任務是按時間順序執行的一系列通道，其目的是和設備驅動程序及其他任務通信。圖2為基于RF6框架的數字音頻系統結構圖。 4.2 ARM端應用程序和DSP端算法 ARM端應用程序主要實現人機交互、系統控制(如傳送參數)等功能，由2個線程組成：主線程和數據處理線程。主線程提供用戶界面和調用DSIVBIOSLINK中：PROC模塊的API函數，引導和加載DsP端可執行文件。數據處理線程將從DsP端任務O傳輸過來的音頻數據幀回送給任務1，其通過調用CHNL模塊中的API函數來實現ARM和DSP間的數據傳輸。 DSP端有2個任務：任務0和任務1。任務0將交又存取的音頻數據幀分開成左、右2個聲道。任務0分別對2個聲道進行FIR濾波器處理，濾波器參數(如低通、高通)通過ARM端程序調用MSGQ模塊中的API函數來設定。然后任務0將左右聲道數據幀重新合成一個音頻信號數據幀，通過DSP/BIOS LlNK發送給ARM端。任務1與任務0非常相似，其通過DSP/BIOSLlNK從ARM端接收數據，然后對其采用音量控制算法實現聲音大小控制。 DSP端程序通過CodeComposer Studio編譯后，生成out格式的可執行文件。ARM端程序交叉編譯后生成應用程序。運行應用程序，可執行文件以參數形式傳遞給ARM端應用程序。采樣率44.1 kHz，量化精度16 bit。經測試，用戶可通過在超級終端輸入命令實現對FIR和音量的調節，其運行結果如圖3所示。 5 結束語 0MAP平臺因其特有的雙核結構，廣泛應用于實時多媒體影音數據處理、語音識別系統、網絡通信等領域。筆者以OMAP5912平臺的數字音頻系統為例介紹雙核通信的具體應用，希望能對使用OMAP的人員具有借鑒意義。 |
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