韓正剛

摘 要：集群通信系統(tǒng)是用于指揮調(diào)度的專用移動(dòng)通信系統(tǒng)，是一種共享無線信道、用戶分擔(dān)費(fèi)用、可動(dòng)態(tài)重組的多用途、高效能的先進(jìn)無線電系統(tǒng)。相比于公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)，數(shù)字集群通信系統(tǒng)具有通話接續(xù)時(shí)間短、信道利用率高、用戶私密性好、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。本文重點(diǎn)介紹了手持機(jī)基帶部分處理核心OMAP5912的硬件結(jié)構(gòu)及其在手持機(jī)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字集群通信系統(tǒng) OMAP5912 直通通信模式

在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，消費(fèi)者對(duì)無線通信所提供的服務(wù)也提出了更高的要求，而這些新技術(shù)的發(fā)展必然帶來硬件和軟件的復(fù)雜度更高，能量消耗更大。但對(duì)于消費(fèi)者來說，在要求所使用的無線通信產(chǎn)品具有更多、更好功能的同時(shí)，還要求耗電量更低，體積更小，外觀更精美。為了實(shí)現(xiàn)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(yīng)用平臺(tái)—OMAP（Open Multimedia Application Platform）。它既能高效地處理多媒體信號(hào)，體積和功耗又很小。經(jīng)過多年發(fā)展，OMAP平臺(tái)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種移動(dòng)設(shè)備。在數(shù)字集群手持機(jī)的研制中，我們采用的是目前廣泛應(yīng)用的OMAP5912。

1 OMAP5912硬件結(jié)構(gòu)：

OMAP5912具有獨(dú)特的雙核結(jié)構(gòu)，一個(gè)實(shí)現(xiàn)控制功能的帶TI增強(qiáng)型ARM926EJ-S內(nèi)核的RISC處理器和一個(gè)高性能、低功耗的TMS320C55x DSP核。

在OMAP結(jié)構(gòu)中，RISC處理器主要用來實(shí)現(xiàn)對(duì)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。OMAP5912設(shè)備包括MPU子系統(tǒng)、DSP子系統(tǒng)、存儲(chǔ)器通信控制器、通用/專用功能外設(shè)。其中，MPU子系統(tǒng)是這個(gè)多媒體應(yīng)用平臺(tái)的核心，它可以訪問系統(tǒng)所有的存儲(chǔ)空間，以及作為系統(tǒng)I/O空間的160KB的DSP子系統(tǒng)存儲(chǔ)空間，此外，MPU和DSP還可以共同訪問一些片內(nèi)SRAM和片外存儲(chǔ)器接口。

1.1 OMAP5912的硬件結(jié)構(gòu)可以分為以下幾個(gè)層次

（1） 最上層為ARM內(nèi)核，負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制；

（2） 其次是DSP內(nèi)核、外部存儲(chǔ)器通信控制器、MPU/DSP外設(shè)總線橋、系統(tǒng)DMA控制器、時(shí)鐘和復(fù)位控制器、中斷控制器等。

（3） 最底層是各種外圍設(shè)備、內(nèi)外存儲(chǔ)器等。

1.2 OMAP5912具有以下的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1） 同時(shí)支持RISC和DSP的操作系統(tǒng)。

（2） MPU子系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

· 一個(gè)協(xié)處理器15（CP 15）以及保護(hù)模塊；

· 數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器管理單元（MMU）；

· 獨(dú)立的16KB指令Cache和8KB數(shù)據(jù)Cache；

· 僅在小端模式下使用ARM926EJ-S內(nèi)核。

（3） DSP子系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

· 內(nèi)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(nèi)插和運(yùn)動(dòng)估計(jì)單元；

· 不需DSP干預(yù)的、可進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳遞的6通道DMA控制器。

（4） DSP MMU可實(shí)現(xiàn)地址翻譯和訪問權(quán)限檢查。

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

（6） 郵箱（MPU到DSP有2個(gè)，DSP到MPU有2個(gè)），用于實(shí)現(xiàn)雙核的通信

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

（8） 具有250KB、32bit的內(nèi)部SRAM存儲(chǔ)器，用來在本地存放操作系統(tǒng)的一些關(guān)鍵程序，并可用做顯存，必要時(shí)也可看作是MPU子系統(tǒng)唯一的內(nèi)存。

2 集群手持機(jī)中的應(yīng)用

集群手持機(jī)基帶部分的核心是TI開發(fā)的OMAP5912開放式多媒體處理平臺(tái)。手持機(jī)的基帶處理部分，還包括語音處理芯片、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換器、外部存儲(chǔ)器、電源管理、鍵盤/顯示設(shè)備等。其中，語音處理模塊采用TI公司的CODEC TLV320AIC11進(jìn)行。語音壓縮編解碼器，這由OMAP5912中的DSP子系統(tǒng)通過軟件算法實(shí)現(xiàn)。D/A轉(zhuǎn)換器是TI公司的TLV5638芯片，這是一款雙通道數(shù)模轉(zhuǎn)換器。它的好處是通過配置，在保證相位精度的前提下同時(shí)將兩路數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，這對(duì)于手持機(jī)采用正交調(diào)制方式、零中頻體系結(jié)構(gòu)具有舉足輕重的作用。A/D轉(zhuǎn)換器是ADI公司推出的AD9874，它是一款中頻數(shù)字化集成芯片，其作用是將中頻信號(hào)二次降頻，并進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，信號(hào)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(tái)基帶板硬件結(jié)構(gòu)圖。

手持機(jī)核心處理模塊是OMAP5912平臺(tái)，該平臺(tái)的特點(diǎn)是雙核處理，但同時(shí)要求用戶給雙核合理分配任務(wù)，發(fā)揮各自最大優(yōu)勢(shì)。按照OMAP5912的特性，協(xié)議?？蚣軕?yīng)該在MPU系統(tǒng)中由上層軟件搭建和控制，而DSP系統(tǒng)只負(fù)責(zé)底層數(shù)字信號(hào)調(diào)制/解調(diào)、信道編/解碼、語音編/解碼等信號(hào)處理工作。

MPU系統(tǒng)負(fù)責(zé)運(yùn)行操作系統(tǒng)，提供人機(jī)界面，響應(yīng)用戶發(fā)起和應(yīng)答呼叫，實(shí)現(xiàn)直通通信模式協(xié)議棧的網(wǎng)路層。

DSP子系統(tǒng)負(fù)責(zé)響應(yīng)MPU系統(tǒng)傳達(dá)的呼叫命令，進(jìn)行信號(hào)處理、信道復(fù)用、組突發(fā)等操作，實(shí)現(xiàn)直通通信模式協(xié)議棧的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。

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

DSP系統(tǒng)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(duì)于DSP系統(tǒng)使用的外設(shè)來說，其中有一些是共享外設(shè)，如McBSP2和SPI串口，如果要被DSP使用，需要進(jìn)行共享外設(shè)的分配。