嵌入式硬體開發環境

在硬體環境部分本節將介紹 OMAP 處理器與使用的平台 PSI Innovator;

OMAP 為 Open Multimedia Architecture Platform 的縮寫，是一個有雙核心的微處 理器，結合 TI-enhanced ARM925 微處理器與 TMS320C55x DSP 核心。PSI Innovator 為 TI OMAP 處理器的手持式可展開的 OMAP 開發平台。OMAP 是德 州儀器公司近年來推出一項由RISC(Reduce Instruction Set Computer，精簡指令 集電腦)整合 DSP 的 SoC(System on Chip，系統晶片)嵌入式系統微處理器，其應 用定位主要是在於即時的多媒體影音資料處理、語音辨識系統、網際網路通訊及 無線通訊等訊號分析應用。OMAP 的最大特點在整合了 TI DSP 核心及 ARM 的 RISC 架構和各種週邊控制器的設計，而這也是本論文利用 OMAP 的原因，我們 需要ARM 對周邊控制以及支援嵌入式作業系統的能力，也需要數位訊號處理器 的數學運算能力。

TI 的 OMAP 1510 硬體結構圖，如圖 3.1 所示。從圖 3.1 上可知 OMAP 處理 器除了包含175MHz 的 ARM925 和 200MHz 的 TMS320c55x 外，還整合了多功 能的周邊控制元件，例如LCD(Liquid Crystal Display，液晶平面顯示器)控制器、

記憶體擴充介面、紅外線介面、觸控式面版擴充介面及 USB 介面等。由於可以 彈性的讓兩個處理器分工，所以它具有高處理效能與較低的耗電量。藉由 ARM 與DSP 存取相同的記憶體空間(含 SRAM(Static Random-Access Memory，靜態隨 機存取記憶體) 與其它記憶媒介)可以讓 OMAP 處理器中的 ARM 與 DSP 資料 交互傳遞。

圖3.1、OMAP 1510微處理器架構圖[38]

以下就雙核心架構整合TI TMS320C55x DSP核心和TI925T ARM 核心這兩 項不同的技術來作說明。

(1) TMS320C55x DSP Core：

C55x DSP 內含 5 組數據匯流排，在一個周期內允許三次讀取作業和兩次 寫入作業。算術邏輯單元有兩組，一為40-bit 另一為 16-bit。綜上所述，C55x DSP 是高效能，低耗電的處理器，專為多媒體的即時應用而設計。DSP 多用 於處理多媒體應用。以下介紹TMS320C55x 規格：

™ 可達 200MHz(最大處理頻率)，且電壓在 1.5v(一般情況)

™ 一個 cycle 可執行一到二個命令

™ 32K x 16-bit on-chip dual-access RAM (DARAM) (64 KB)

™ 48K x 16-bit on-chip single-access RAM (SARAM) (96 KB)

™ 含有兩個乘累加器(MAC)，每一個 MAC 可以在一個週期內將 17-bit 的 乘法完成。

™ 16 KB I-cache, 8 KB D-cache

™ 內建三種影像處理硬體加速器：DCT 、Motion Estimation、 Pixel Interpolation 等硬體加速器

(2) TI925T ARM9TDMI Core：

TI925T 是 一 顆 使 用 精 簡 指 令 集(RISC)的32-bit 處理器，也支援16位元 (Thumb模式)指令集，它的核心使用管線(pipeline)的機制讓指令可以連續執行。

ARM925用於執行作業系統(Operating System,OS)。以下為ARM925的規格:

™ 可達 175MHz(最大處理頻率)，且電壓在 1.5v(一般情況)

™ 16KB I-cache; 8KB D-cache

™ 192-KB of shared internal SRAM - frame buffer

™ Support for 32-bit and 16-bit (Thumb mode) instruction sets

™ 處理器內部有自己的記憶體管理單元

Innovator Development Kit 是 TI 為 OMAP 推出的可展開之手持式開發平台，

如圖3.2 所示， Innovator Development Kit 是很有彈性的發展與展示平台，不但 支援所有主要無線標準，並能協助使用者在常用作業系統下開發各種應用。界面 模組包含多項獨特界面功能，可以讓廠商對發展套件進行客製設定；另外還有可 選用擴充模組，它們會支援GSM/GPRS(General Packet Radio Service，通用分組 無線服務)、802.11b 和藍芽，一張附加電路板（breakout board）則包含其它外部 硬體和一組10Mb 乙太網路連線。OMAP1510 處理器內含 TI 功能強大的 DSP 核 心，應用軟體設計工程師只需透過Innovator Development Kit 電路基板的協助，

就能利用高階作業系統發展工具，獲得DSP 所提供的媒體處理加強功能。

圖3.2、Innovator Development Kit外觀圖

Innovator Delopment Kit 硬體包含三個部分，處理器模組、介面模組和，擴 充模組。處理器模組是 OMAP 微處理器的模組部分，除了處理器之外，一些系 統記憶體。其中含32Mbytes 的 SDRAM 供系統程式運作資料運算使用。處理器 與外界溝通的I/O 介面都放在介面模組上，本論文主要用兩個 UART 作為與外界 的溝通橋樑。針對 Innovator Development Kit 在發展上的便利性，TI 便開發了 Break Out Board(BOB)的套件，Break Out Board 是可以將 Innvator Development Kit 各個模組攤開平擺在 BOB 上使用，方便於開發時接線的方便性。

Innovator Delopment Kit 主要的特性如下：

™ TI OMAP1510 微處理器

™ 32Mbytes SDRAM、32Mbytes User Flash

™ 4MByte/256KBtyes Boot Flash/RAM

™ 觸控式 LCD 螢幕 持式裝置例如手機、PDA(Personal Digital Assistant，個人數位助理)等一些現代人 常用的嵌入式系統上都看得到Linux 的存在。

所謂的嵌入式系統指的就是為了提高產品的穩定性、可攜性，或者是降低產 品成本、增加特定功能等不同的目的，對一般的標準系統進行修改以符合特殊設 計上的需求。在硬體方面靠的主要就是被稱為系統單晶片(SoC)的半導體整合技