第6章 Android的OMAP內(nèi)核和驅(qū)動(dòng)

6.1 OMAP內(nèi)核概述

6.1.1 OMAP概述

OMAP 3 是德州儀器（TI）系列的處理器，是基于Android系統(tǒng)主要使用的幾種處理器之一。

OMAP的開放式多媒體應(yīng)用平臺OMAP（Open Multimedia Application Platform）是一種為滿足新一代多媒體信息處理及第三代無線通信應(yīng)用開發(fā)出來的高性能、高集成度嵌入式處理器。

從1998年開始，TI先后推出了OMAP310、OMAP710、OMAP1510、OMAP1610、OMAP5910/12等處理器。由于OMAP系列處理器一直強(qiáng)調(diào)向上兼容性，所以系列之間的通用性很強(qiáng)，結(jié)構(gòu)變化不大，程序便于移植。

OMAP采用一種獨(dú)特的雙核結(jié)構(gòu)，把控制性較強(qiáng)的ARM處理器和高性能低功耗的DSP核結(jié)合起來，是一種開放式的、可編程體系結(jié)構(gòu)。OMAP在一塊硅片上無縫地集成了一個(gè)以ARM精簡指令處理器（RISC）為核的軟件子結(jié)構(gòu)，以及一個(gè)高性能、超低功耗的Tl的數(shù)字信號處理器（DSP），且為二者開辟了共享的存儲結(jié)構(gòu)，以方便數(shù)據(jù)交換?？梢愿咝У靥幚矶嗝襟w信號，實(shí)時(shí)解碼數(shù)據(jù)流。

在OMAP結(jié)構(gòu)中，RISC處理器主要用來實(shí)現(xiàn)對整個(gè)系統(tǒng)的控制，包括運(yùn)行操作系統(tǒng)、界面控制、網(wǎng)絡(luò)控制和DSP數(shù)據(jù)處理的控制等；DSP子系統(tǒng)則主要用來實(shí)現(xiàn)各種媒體數(shù)據(jù)的高效處理，包括文本、音頻、視頻等。

OMAP軟件結(jié)構(gòu)支持高級操作系統(tǒng)，通過標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用編程接口（API）支持各種應(yīng)用開發(fā)。TI獨(dú)特的DSP/BIOS允許開發(fā)者在RISC和DSP之間優(yōu)化分割各項(xiàng)處理任務(wù)，在不增加功耗的前提下獲得更優(yōu)良的性能。這些獨(dú)特的性能使開發(fā)者在使用OMAP時(shí)，可以將其看成一個(gè)單獨(dú)的RISC處理器。

OMAP是一個(gè)高度集成的硬件和軟件應(yīng)用平臺，為無線市場提供了系統(tǒng)解決方案。從一定意義上說，OMAP開放的軟件結(jié)構(gòu)對用戶更為重要。它支持多種流行的嵌入式操作系統(tǒng)、高級語言編程資源豐富的DSP多媒體組件算法，可通過應(yīng)用編程接口（API）和第三方開發(fā)工具方便地實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用開發(fā)。TI獨(dú)特的DSP/BIOS橋，允許開發(fā)者在RISC和DSP之間優(yōu)化地分配任務(wù)，在不增加功耗的前提下獲得最優(yōu)性能。采用算法標(biāo)準(zhǔn)xDAIS，可以實(shí)現(xiàn)算法的復(fù)用，使己經(jīng)成熟的DSP算法快速移植到不同系統(tǒng)中。OMAP3430處理器和參考外圍部件如圖6-1所示。

OMAP3430系統(tǒng)的處理器最重要的配合芯片是TI的TWL5030/負(fù)責(zé)電池、電源管理、音頻Codec、USB、鍵盤等功能。除此以外，使用內(nèi)存接口連接Flash和DOR SDRAM，使用SDIO連接WLam，使用UART和McBSP連接，使用Camera接口連接Camera模塊。使用以上參考硬件設(shè)計(jì)快速構(gòu)建出高性能智能手機(jī)的硬件系統(tǒng)。

1.關(guān)于OMAP處理器

OMAP系列的處理器包含OMAP3430，OMAP3530和OMAP3630等，它們之間大部分的功能模塊都是相同的，有些許外設(shè)和主頻的差別。

OMAP3430是第一款采用TI的OMAP 3架構(gòu)的器件OMAP3430多媒體應(yīng)用處理器，可提供比基于ARM11的處理器多至三倍的性能增益，同時(shí)使得3G手持終端具有可與筆記本電腦媲美的生產(chǎn)力，以及先進(jìn)的娛樂功能。作為業(yè)界第一個(gè)將采用65nm CMOS工藝設(shè)計(jì)的應(yīng)用處理器，OMAP3430在降低內(nèi)核電壓并增加了降低功耗的特性的同時(shí)比以前的OMAP處理器系列具有更高的工作頻率。

OMAP3430的主要特性如下所示：

新的OMAP3結(jié)構(gòu)將移動(dòng)娛樂與高性能生產(chǎn)應(yīng)用組合在一起

業(yè)界第一個(gè)具有先進(jìn)的超標(biāo)量ARM? Cortex-A8 RISC內(nèi)核的處理器，使性能可提高3倍

業(yè)界第一個(gè)采用65nm CMOS工藝技術(shù)設(shè)計(jì)的處理器，提高了處理性能（圖像、視頻、音頻）加速器支持多種標(biāo)準(zhǔn)（MPEG4、WMV9、RealVideo、H263和H264）的D1（720x480像素）30fps速率下的編碼/解碼

集成的圖像信號處理器（ISP）可提供更快、更高品質(zhì)的圖像捕捉功能，并且可以降低系統(tǒng)成本

靈活的系統(tǒng)支持

復(fù)合視頻和S端子TV輸出

XGA（1024×768像素）、16M色（24位定義）顯示支持

符合Flatlink 3G的串行顯示和并行顯示支持

高速USB2.0 OTG支持

無縫連接至硬磁盤驅(qū)動(dòng)器（HDD）設(shè)備以存儲大量數(shù)據(jù)

用SmartReflexTM技術(shù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的功耗降低

助ARM TrustZoneTM支持增強(qiáng)了M-shieldTM移動(dòng)安全性

與OMAPTM 2 處理器軟件兼容

為可自定義接口提供HLOS支持

高效率方面

OMAP3430是業(yè)界第一個(gè)集成ARM Cortex-A8超標(biāo)量微處理器內(nèi)核的應(yīng)用處理器。通過結(jié)合TI OMAP3430中的技術(shù)，ARM Cortex-A8在滿足手持終端所需功率的同時(shí)，加快了用戶連接和數(shù)據(jù)的訪問速度，并且推進(jìn)了生產(chǎn)以及移動(dòng)電話上的娛樂應(yīng)用。

多媒體和游戲方面

VA2+是在TI的DaVinci技術(shù)中使用的TI的成像、視頻和音頻加速器的第二代功耗優(yōu)化版本，與以前的OMAP處理器相比，它在多媒體處理方面的性能最高可提高4倍。IVA2+增加的功能支持多種標(biāo)準(zhǔn)（MPEG4、H264、Windows MediaVideo和RealVideo等）的DVD分辨率編碼和解碼。借助OMAP3430先進(jìn)的多媒體功能，現(xiàn)在可以首次將多標(biāo)準(zhǔn)、達(dá)到DVD質(zhì)量的便攜式攝像機(jī)添加至電話應(yīng)用。此外，ARM的向量浮點(diǎn)加速與OMAP3430的專用2D/3D圖形硬件加速器一起提供了卓越的游戲功能。

圖形方面

OMAP3430處理器嵌入了Imagination Technologies的POWERVR SGX圖形內(nèi)核，并支持OpenGL ES 2.0和OpenVG，提供了卓越的圖形性能和高級的用戶界面功能。TI通過OpenGL ES 2.0提供的“智能像素（smartpixel）”技術(shù)支持復(fù)雜和動(dòng)態(tài)的圖像功能。這一獨(dú)特的技術(shù)允許單獨(dú)對圖形中的每個(gè)像素編程，讓開發(fā)者能夠使用寫實(shí)電影的方式創(chuàng)造豐富的效果?，F(xiàn)在用戶可以在移動(dòng)環(huán)境中體驗(yàn)“栩栩如生”的面部特征、高級的反射效果，以及多紋理的背景。

成像方面

集成的圖像信號處理器（ISP）既可以提高圖像質(zhì)量又可以減少外部組件、降低系統(tǒng)成本和降低系統(tǒng)功耗。OMAP3430可以連接高達(dá)1200萬像素規(guī)格的影像傳感器并且連續(xù)拍攝延遲最低，使得照相手機(jī)的質(zhì)量達(dá)到甚至超過目前市場上的大部分?jǐn)?shù)碼相機(jī)的質(zhì)量。OMAP3430上的其他功能，如正流行的JPEG壓縮以及對串行和并行相機(jī)的連接支持有助于擴(kuò)大吞吐量和存儲量，同時(shí)可增加設(shè)計(jì)靈活性。

軟件和支持方面

OMAP3430旨在支持所有高級操作系統(tǒng)（HLOS）平臺，包括主流Linux、Microsoft WindowsMobile和Symbian操作系統(tǒng)。OMAP開發(fā)者網(wǎng)絡(luò)提供了大量程序和媒體組件，制造商可以使用它們來使其產(chǎn)品差異化并加快產(chǎn)品上市時(shí)間。

安全性方面

內(nèi)置的M-Shield安全技術(shù)使運(yùn)營商能夠提供增值服務(wù)以用于內(nèi)容保護(hù)、事務(wù)安全和安全網(wǎng)絡(luò)訪問以及終端安全功能，例如安全閃存和引導(dǎo)、終端身份保護(hù)和網(wǎng)絡(luò)鎖定保護(hù)等。在ARM TrustZone支持下，OMAP3430性能得到增強(qiáng)，具有基于開放的API的安全性并提供了一個(gè)保證強(qiáng)勁性能和互操作性的應(yīng)用程序環(huán)境。

電源管理方面

OMAP3430以擁有市場上最先進(jìn)且最有效的電源管理技術(shù)而著稱。此芯片充分利用了TI的SmartReflex技術(shù)，由一系列智能和自適應(yīng)硬件與軟件技術(shù)組成，通過這些技術(shù)可以根據(jù)設(shè)備活動(dòng)、操作模式和溫度來動(dòng)態(tài)控制電壓、頻率和功率。此外，TWL4030電源管理/音頻編解碼器配套器件也支持OMAP3430；TWL4030專用于最大限度地延長電池壽命和提高使用OMAP3430應(yīng)用處理器的移動(dòng)電話的系統(tǒng)性能。高度集成的TWL4030將使用SmartReflex的穩(wěn)壓器和轉(zhuǎn)換器、高保真音頻/語音編解碼器、AB/D類音頻放大器、高速USB 2.0 OTG收發(fā)器、電池充電器電路及其他合并到一個(gè)芯片中，從而在更有效地管理功耗的同時(shí)，顯著減少了電路板面積和系統(tǒng)成本。

2.基于OMAP處理器的Zoom板

OMAP3處理器是復(fù)雜的系統(tǒng)，TI提供了對它的參考硬件設(shè)計(jì)。

TWL4030/5030是和OMAP34xx配合使用的芯片，分為電源、數(shù)字音頻、接口控制、USB、輔助功能幾個(gè)模塊。例如：包括RTC、電源管理、USB、I2C控制、GPIO控制、音頻Codec、鍵盤、LED等功能都是由TWL4030/5030來負(fù)責(zé)的。

Zoom是德州儀器推出的基于OMAP3處理器的開發(fā)平臺。用于高功能手機(jī)和MID（移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端）等軟件開發(fā)的硬件。除OMAP 3430（或其他OMAP3系列的處理器）外，還配備有6.1英寸WVGA觸摸屏、800萬像素?cái)z像頭模塊，以及無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙和GPS等通信模塊等。

TI為Zoom也建立了工程，工程的網(wǎng)址如下所示：

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