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OMAP综述
德州仪器（TI）可以称得上是无线半导体领域的老牌劲旅，他在无线半导体领域的影响力与Intel在家用PC机领域所取得的地位旗鼓相当，目前是全球最主要的手机芯片提供商。
TI 在1998年就推出了可扩展的开放式OMAP™ 处理器平台，堪称是无线世界发展的里程碑。TI的OMAP™平台提供了语音、数据和多媒体所需的带宽和功能，可以极低的功耗为高端2.5和3G无线设备提供最高的性能。TI的OMAP处理器支持所有类似的高级操作系统，无需任何新的编程技能便可提供无缝访问其高性能DSP 算法的能力。TI还提供了OMAP解决方案，将无线调制解调器与专用应用处理器完美地组合在单个芯片上。TI 因拥有能满足一体化语音及数据产品需求有能力而在无线业遥遥领先，其在提供全球范围的技术支持，以及无可匹敌的系统技能的同时，还提供了可降低系统成本的高度集成的解决方案。
OMAP(开放式多媒体应用平台)是TI公司针对无线市场推出的一系列针对便携设备的多媒体处理器，但其应用并不限于手机。OMAP系列处理器一般拥有双核(DSP和ARM)结构，除具有“性能/功耗比”上的优势之外，还提供丰富的外围接口，支持几乎所有流行的有线和无线接口标准。
TI的OMAP平台具有可扩展、灵活而开放的构架，长期以来一直以最佳性能和极低功耗而著称。使用该平台设计的2.5G和3G手机可以实现多种应用，如语言处理、视频流、电视会议、高保真音频、定位服务、安全性、游戏、移动商务、个人管理等多媒体应用。
OMAP平台的技术优越性主要体现在其采用了"内核软件技术"，这种技术的优势有以下两个方面： 首先，为加速信号处理的速度，OMAP平台的内核软件组件允许应用程序利用数字信号处理器（DSP），从而提高终端应用性能。凭借优化的底层软件，DSP 能以极低的功耗方式执行这些信号处理任务，从而能够延长电池使用寿命，并可实现更小的产品体积。 其次，OMAP平台可使应用程序开发人员无须深入了解DSP基础硬件架构或算法即可利用这些高级功能。开发人员可以通过易于使用的高级应用程序接口(API)方便地获得DSP加速算法，相同的API集可运行于各种具有或不具有DSP的OMAP平台上，从而可以提高代码的使用频次，使同样的代码应用到不同的设备中。
由于OMAP的出色表现，十几年来，该开发平台一直得到世界主要移动设备制造商的青睐，许多著名的无线设备制造商，诸如诺基亚、爱立信、Palm、惠普公司及索尼等业界顶尖的设备制造商，以及诸如宏基、LuckyGoldstar、HTC、Sendo及其它的主要设计制造商均宣布支持TI的OMAP处理器平台。此外，领先的 OS 厂商，包括 Symbian、微软、Sun Microsystems 及其它厂商与 TI 也进行了密切合作，已将其解决方案移植到了 TI 的OMAP处理器上。OMAP平台通过支持Symbian OS、Microsoft PocketPC 2002及Windows CE；Palm OS、Linux、Java、ARM Instruction Set 及 C/C++，为软件应用开发商提供了易于使用的开放式编程环境。
TI的OMAP平台包含了三个组成部分，他们分别是：高性能低功耗的处理器、易于使用的开放式软件架构和全面的支持网络：由以上三部分组成的OMAP平台为2.5G及3G无线应用提供了一个强大的软硬件基础。借助该平台，开发人员可以在短期内开发出各种多媒体移动终端。
TI还投入大量的资金开发和拓展其OMAP开发商网络，该网络是由致力于创建全新应用的国际软件开发商所组成的社区。通过提供多种工具、培训以及独立OMAP技术中心的全球网络，TI使开发商和客户能快速开发新的应用及产品。
TI公司的OMAP芯片分为两种类型（参考表一），一是专门的应用处理器，没有集成基带功能，另一类则集成了基带处理器的数字部分。还可以分为Processors for Portable Data Terminals（omap5910，omap5912），High-performance Multimedia Processors（2420，1710，1612，1611，1610，1510），basic multimedia Processors（omap331，omap310，omap-dm270），integrated modem and applications processors（omap850，omap750，omap733，omap730，omap710）。
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一些omap处理器的比较如下表：
OMAP型号 |
零售 |
ARM型号 |
ARM频率 |
DSP型号 |
DSP频率 |
片内内存 |
SDRAM |
FLASH |
加密 |
图形加速 |
JAVA加速 |
5912 |
有 |
ARM9 |
192MHz |
C55 |
192MHz |
250K |
128M |
256M |
有 |
无 |
无 |
5910 |
有 |
ARM9 |
150MHz |
C55 |
150MHz |
192K |
64M |
128M |
无 |
无 |
无 |
2420 |
无 |
ARM11 |
330MHz |
C55 |
220MHz |
640K |
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1710 |
无 |
ARM9 |
220MHz |
C55 |
220MHz |
256K |
128M |
256M |
有 |
有 |
有 |
1612 |
无 |
ARM9 |
204MHz |
C55 |
204MHz |
256K |
128M |
256M |
有 |
有 |
有 |
1611 |
无 |
ARM9 |
204MHz |
C55 |
204MHz |
256K |
128M |
256M |
有 |
有 |
有 |
1610 |
无 |
ARM9 |
204MHz |
C55 |
204MHz |
未知 |
128M |
256M |
有 |
有 |
有 |
1510 |
无 |
ARM9 |
200MHz |
C55 |
175MHz |
192K |
64M |
128M |
无 |
无 |
无 |
注 : FRAMEBUFFER就是SRAM, 片内内存, 一个意思. |
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1611比1610增加了2Mbit即256K的片内内存, 可做图像缓存用 |
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1612比1611增加了128M bit的SDRAM栈(当使用DDR内存时为256M bit) |
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1710使用了90纳米工艺 |
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2420为OMAP2系列, 带有3D图形加速器, 支持更高分辨率的视频 |
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几个典型的omap处理器介绍如下：
• OMAP5910－Processors for Portable Data Terminals
• OMAP2－High-performance Multimedia Processors
• OMAP730－integrated modem and applications processors
• DM270－basic multimedia Processors
OMAP5910－Processors for Portable Data Terminals
OMAP5910是第一个将目标应用瞄准在嵌入式应用的高集成化的通用OMAP处理器，它的应用已经超出了无线领域，能够实现互连计算、嵌入式计算、远程计算及新兴的融合计算，不仅适于2．5G／3G手持终端及PDA市场，还将OMAP平台固有的优势进一步扩展到了诸如数字媒体、生物特征识别、定位服务、增强型游戏及远程通信等新的客户、商业及工业应用领域。
OMAP(开放式多媒体应用平台)处理器系列包括应用处理器及集成的基带应用处理器，可提供高性能、实时处理能力及超低功耗性能，广泛应用于PDA、Web记事本、远程通信、医疗器械等。OMAP5910是OMAP系列的最新成员。
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OMAP5910处理器，由TI应用最为广泛的TMS320C55XDSP内核与低功耗、增强型ARM925微处理器组成的双核应用处理器，55x系列可提供对低功耗应用的实时多媒体处理的支持；ARM925MPU可满足控制和接口方面的处理需要。基于双核结构，OMAP5910具有极强的运算能力和极低的功耗，一方面产品性能高、省电，另一方面同其他OMAP处理器一样，采用开放式、易于开发的软件设施，支持广泛的操作系统，如LinuX、Windows、WincE、Nucleus、Palm OS、VxWorks、Java等。优化其应用程序时可以通过API及用户熟悉且易于使用的工具。
OMAP5910的结构
TI925T(ARM9TDMI)内核
TI925T(ARM9TDMI)内核采用5级管道化流水线32位RISC处理器架构的体系结构，ARM9内核，同时配备Thumb扩展。它能够处理32位或者16位的指令和8位、16位、32位的数据，这款新型高性能、低功耗的微构架兼容ARMv4T指令集，并通过使用协处理器CP15使体系结构得到增强。系统中的控制寄存器可通过对协处理器CP15的读写来对MMU、cache和读写缓存控制器进行存取操作。这种微构架在ARM核的周围提供了指令与数据存储器管理单元，指令、数据和写缓冲器，性能监控、调试和JTAG单元以及协处器接口，MAC协处器和内核存储总线。
TI925T 的MMU具有两个64项的转换旁路缓存器(TLB)用于指令和数据流,每项均可映射存储器的段、大页和小页。为了保证内核周期的存取指令和数据,TI925T包含了分别独立的1个16KB字节的指令cache和8KB字节的数据cache。指令和数据cache都是2路相互关联的cache,以16字节为一块进行操作，并采用最小最近使用(LRU)算法以刷新存储。另外，TI925T还提供一个写缓冲用于提升内核性能，其能够缓冲数据容量高达17字。
TMS320C55x (C55x)内核
C55x内核的主要特点是：有1个64×8位缓存队列，2个17×17位乘法器，1个40位ALU，1个16位ALU，1个40位桶形移位器和4个40位加法器。另外还有12条独立的总线，即：3条数据读总线，2条数据写总线，5条数据地址总线，1条程序读取总线和1条程序地址总线,以及用户可以配置的IDLE域。同时，内核主要由4个单元组成:指令缓冲单元(I单元)、程序流单元(P单元)、地址数据流单元(A单元)和数据运算单元(D单元)。
系统控制功能
OMAP5910的系统控制模块提供了实时时钟(RTC)、看门狗(WT)、中断控制器、功率管理控制器、复位控制器和两个片上振荡器。
时钟和电源管理
OMAP5910提供了2个振荡器来辅助管理电源耗损，设计系统时，在待机模式下可以直接关闭12MHz的振荡输入，只留下32KHz振荡器来维持系统运作。
电源管理提供了3种工作模式：Awake模式、Big sleep模式和Deep sleep模式。Awake模式下，整个芯片运行在峰值频率，32kHz振荡器和12MHz振荡器正常工作，在时钟请求时，能使能外围器件的12MHz时钟，并由ULPD DPLL或APLL产生48MHz时钟；当芯片产生IDLE请求时,芯片工作在Big sleep模式下，DPLLs 1、内部12MHz时钟被关闭；Deep sleep模式下，只有32KHz振荡器正常工作，整个系统将处于最低功耗状态。
EMIFS接口、EMIFF接口、IMIF接口和存储器
在OMAP5910微处理器核心中，提供了两个扩充内存接口。一个扩充内存EMIFS接口可以支持128MB的ASRAM、FLASH和ROM。另一个扩充内存EMIFF接口可以设定为用来操作SDRAM，寻址空间高达128MB。另外还有一个内部存储器区，用来连接OMAP5910微处理器内部的内存，可以用以常用的数据存取,比如说用作微处理器液晶屏幕显示的图像缓冲器。这几个内存接口都是独立运作，可以同时经由微处理器核心存取数据，又可以利用DMA数据。而内存间数据传输的控制则由流量控制器(TC)来控制，它会对各种传输需求依设定的优先级来执行数据的传送。
外围控制模块
OMAP5910微处理器拥有9个独立通道和7个接收/发送端口的DMA控制器。DMA控制器可响应内部和外部设备的请求，在MPU TI925T(ARM9TDMI)运行的条件下，完成外部寄存器、内部寄存器和外部设备之间的数据传输。系统DMA的设置决定取决于MPU TI925T(ARM9TDMI)内核。
OMAP5910微处理器另外有一个独立DMA通道供给LCD控制器专用。LCD控制器可支持单色和彩色STN以及彩色TFT显示。显示分辨率最大为1024×1024像素。在单色模式下，能支持15级灰度；在STN彩色模式下，最高支持3375种颜色；在TFT显示模式下，最高支持65536种颜色。LCD控制器将帧缓存中的像素编码值，对应12位宽的256个入口的调色板RAM,根据数据宽度决定彩色的数量。通常可选用片内共享的SRAM或者通过EMIFF接口选用外部SDRAM来当作帧缓存器，为优化性能推荐选用片内共享的SRAM。
OMAP5910微处理器支持的串口包括：基于通用串行总线2.0版本和开放式主机控制接口1.0a版本的USB Function and Host模块接口；3个通用异步收发口(UART)，其中两个UART具有自动调节波特率的性能，其波特率调节范围在1200bit/s~115.2Kbit/s之间,而另外一个URAT通常当作一般的URAT或者可用作IrDA接口使用；3个多通道缓冲串行口(McBSP)，可提供高达128个通道的高速、全双工通信的串行接口，可直接与T1/E1调帧器相连接，并支持兼容MVIP、ST-BUS、IOM2、AC97、I2S等协议的设备；2个多通道串行口(MCSI)，提供了全双工通信以及对主/从时钟的控制功能，同时，为C55x 内核对外部设备诸如多媒体数字音频解码编码器或其它模拟转换器等的访问提供便利的通信接口；基于Philips I2C-BUS 2.1版本的I2C Master/Slave接口，支持多主机(Multimaster)模式，即在I2C总线上的设备(包括OMAP5910在内)都可充当接收机或发送机；1个支持MMC/SD或SPI协议并传输串行数据的MMC/SD卡接口和1个SPI接口。
OMAP5910不仅满足OMAP平台的固有目标市场——2.5G／3G手机及PDA等无线终端开发的需求，并可进一步扩展到诸如生物特征识别、定位服务、高档游戏机及远程通信等新应用领域。单片OMAP5910处理器还可成为配备多种外设的系统芯片。
Omap2－High-performance Multimedia Processors
新型 OMAP™ 2 架构适用于 2.5 与 3G 移动电话，它将目前流行的各种设备转换成一种高品质的个人娱乐体验。通过支持诸如互动 3D 游戏、4 百多万像素相机、数码摄像机、TV 等功能。
在目前数十种不同的多媒体智能电话型号中，设计应用的是当前一代的 OMAP 处理器。新型 OMAP 2 架构将通过提供一流的多媒体与游戏体验（使视频性能提高4倍，3D 图像性能提高40倍）重新定义移动娱乐。TI通过将无线系统专业技术与数字消费类电子产品经验相结合来创建 OMAP 2 架构，进一步促使用户采用集成的多媒体功能。新型 OMAP 2 芯片将支持高达 6百万像素相机、更佳DVD 品质的视频、互动游戏控制台功能、具有 3D 音效的高保真音乐、模拟与数字 TV 广播接收、高速无线连接、超过 VGA 分辨率的彩色液晶显示屏等诸多功能。
TI 副总裁兼移动电话系统总经理 Alain Mutricy 说："随着成百上千万部相机电话的售出，智能电话中的数码相机已从新潮功能变成了一项基本要求。现在，借助 TI 的OMAP 2'一体化娱乐'技术，我们将把个人娱乐及通信中心带到用户移动电话上。"
新型处理器最大化延长电池使用寿命，实现终极移动娱乐。
----TI 最先推出的两款基于 OMAP 2 架构的器件为新型 OMAP2410 与 OMAP2420 独立式应用处理器，它们充分利用了 ARM11™ 微架构，并且是 TI 采用 0.09 微米技术的第二代处理器。OMAP2410 芯片包括 ARM1136JS-F™ 内核、TI 可编程 DSP、2D/3D 图像加速器（每秒提供多达 2百万个多边形）、集成的相机接口、最先进的 DMA 控制器等等。OMAP2420 处理器在 OMAP2410 上增加了一个支持 4百万像素的静止拍摄应用以及分辨率为 CIF 到 VGA 的全动态视频编码或解码的 TI 可编程影像与视频加速器。此外，OMAP2420 还能够将图像输出到外接 TV 上。
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----在维持电池使用寿命的同时为确保用户所需的最高性能，TI 的 OMAP 2 处理器采用了最先进的电源管理功能。TI 利用这些功能，并充分发挥其在高性能模拟技术领域的专业技术，还创建了 TML92230 能量管理配套芯片，以替代许多分立电源管理器件，从而不仅降低系统成本，而且还减小了板级空间。
----OMAP 处理器系列仍将包括独立式应用处理器，以便与分立数字基带处理器以及组合应用与数字基带处理器的高集成度芯片一起使用。由于用户的移动设备中采用了具有并行处理引擎的 OMAP 2 处理器，因此用户可尽情享受多媒体服务，而不会降低服务质量。
OMAP730－integrated modem and applications processors
OMAP730是集成了ARM926TEJ 应用处理器和TI的 GSM/GPRS 数字基带的单芯片处理器。由于集成了40个外设在单芯片中, 基于OMAP730的设计只需要上代处理器一半的板级空间。此外OMAP730具有独特的SRAM frame buffer 用于提高流媒体和应用程序的处理性能。OMAP730处理器还提供复杂的硬件加密功能，包括加密的引导程序，操作的加密模式，加密的RAM和ROM，并对一些加密标准提供硬件加速。
而采用了OMAP730处理器的TCS2600则是TI推出的智能手机平台，它是新的低功耗和低成本的选择，充分利用 了TI OMAP™ 平台的优势实现了安全的移动商务、多媒体游戏与娱乐、定位服务、流媒体、更高速的 Java 处理、web 浏览、增强的 2D 图形、支持高层操作系统以及其他众多应用。整个平台的功能在53.20mm×31.25mm的印刷电路板上实现，和其他的具有相同特征和存储器的方案相比拥有较低的成本。另外的一个特点就是极低的功耗，能够极大的延长电池的使用寿命。该方案可以升级支持EDGE协议需求，面对JAVA需求，采用了对JAVA的硬件加速并集成了 USB, SD/MMC/SDIO, Bluetooth™, 802.11 high-speed link, Fast IrDA 等外设。
此外，TCS2600还提供无与伦比的安全特性，通过采用安全引导装载程序、真正的硬件随机数生成器 (RNG)、安全执行与存储环境，以及硬件加速器等来进行大量加密与单向散列算法，可防止病毒攻击并可确保个人信息及专有软件或储存在移动终端中的创造性内容的安全性。在灵活性方面，TI的智能手机平台可以方便的和TI的WLAN已及蓝牙方案集成，将会为用户提供提能各异且个性化的产品。
DM270－basic multimedia Processors
TMS320DM270是针对影像和视频流平台，不仅集成有DSP和RISC处理器的双核结构，为增强影像和视频处理能力，又集成有专用图像处理引擎iMX。该器件中还集成了CCD控制区、OSD视频编码器、影像预览等单元。DM270支持MPEG4在VGA分辨率下的实时解码，以及在CIF分辨率的实时编解码，适用产品为数字媒体播放器和视频电话、网络相机等。
德州仪器 (TI) 推出的 TMS320DM270 数字媒体处理器是一种为 DSC 等成像应用而专门设计的高性能 DSP。DM270 是基于多处理器架构之上的，其采用一个ARM7 32 位 RISC 微控制器来处理非成像功能，并用作整个系统的主控制器，同时采用可编程的 C54x™ DSP 核心处理音频编码与解码。另外，DM270 还集成了专门设计用于处理大部分高计算要求成像任务的可编程协处理器。其中一个协处理器－SIMD 图像处理引擎 (iMX) 执行 DCT、反向DCT以及众多其他处理运算中的运动估计与补偿。其他协处理器执行可变长度编码/解码、量化与逆量子化。
图 1 展示了 DM270 的主要功能块与流程。除了主要的处理器之外，该器件还通过各种通用 I/O 引脚集成了高速缓冲存储器、图像块缓冲器、以及用于外部存储器、CCD、LCD 或 TV 输出及其他通信接口的控制器。专用的图像预处理硬件可以消除主处理器的某些任务负担，如：白平衡、自动曝光以及自动调焦。
在外部只需要 SDRAM 来完善 DSC 的图像处理引擎。由于 MPEG 必须保持附加帧以进行运动估计与补偿，因而在 QCIF (176x144) 分辨率下，编码需要大约 110千字节 SDRAM。凭借其高度集成与专用架构，DM270 能够在CIF (352x288) 分辨率下处理超过 30fps 的 MPEG-4 编码，同时能够在 HVGA (640x240) 分辨率、超过30fps 的解码期间处理超过50％ 的象素。该器件还支持多媒体中所采用的其他主要视频、音频与语音标准，而且可以与设计用作手机引擎的 DSP 一起结合使用。
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