第6章 Android的OMAP內核和驅動

6.1 OMAP內核概述

6.1.1 OMAP概述

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

OMAP的開放式多媒體應用平臺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用開發出來的高性能、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系列處理器一直強調向上兼容性，所以系列之間的通用性很強，結構變化不大，程序便于移植。

OMAP采用一種獨特的雙核結構，把控制性較強的ARM處理器和高性能低功耗的DSP核結合起來，是一種開放式的、可編程體系結構。OMAP在一塊硅片上無縫地集成了一個以ARM精簡指令處理器（RISC）為核的軟件子結構，以及一個高性能、超低功耗的Tl的數字信號處理器（DSP），且為二者開辟了共享的存儲結構，以方便數據交換。可以高效地處理多媒體信號，實時解碼數據流。

在OMAP結構中，RISC處理器主要用來實現對整個系統的控制，包括運行操作系統、界面控制、網絡控制和DSP數據處理的控制等；DSP子系統則主要用來實現各種媒體數據的高效處理，包括文本、音頻、視頻等。

OMAP軟件結構支持高級操作系統，通過標準應用編程接口（API）支持各種應用開發。TI獨特的DSP/BIOS允許開發者在RISC和DSP之間優化分割各項處理任務，在不增加功耗的前提下獲得更優良的性能。這些獨特的性能使開發者在使用OMAP時，可以將其看成一個單獨的RISC處理器。

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

OMAP3430系統的處理器最重要的配合芯片是TI的TWL5030/負責電池、電源管理、音頻Codec、USB、鍵盤等功能。除此以外，使用內存接口連接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計快速構建出高性能智能手機的硬件系統。

1.關于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，有些許外設和主頻的差別。

OMAP3430是第一款采用TI的OMAP 3架構的器件OMAP3430多媒體應用處理器，可提供比基于ARM11的處理器多至三倍的性能增益，同時使得3G手持終端具有可與筆記本電腦媲美的生產力，以及先進的娛樂功能。作為業界第一個將采用65nm CMOS工藝設計的應用處理器，OMAP3430在降低內核電壓并增加了降低功耗的特性的同時比以前的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結構將移動娛樂與高性能生產應用組合在一起

業界第一個具有先進的超標量ARM? Cortex-A8 RISC內核的處理器，使性能可提高3倍

業界第一個采用65nm CMOS工藝技術設計的處理器，提高了處理性能（圖像、視頻、音頻）加速器支持多種標準（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、更高品質的圖像捕捉功能，并且可以降低系統成本

靈活的系統支持

復合視頻和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動器（HDD）設備以存儲大量數據

用SmartReflexTM技術實現進一步的功耗降低

助ARM TrustZoneTM支持增強了M-shieldTM移動安全性

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是業界第一個集成ARM Cortex-A8超標量微處理器內核的應用處理器。通過結合TI OMAP3430中的技術，ARM Cortex-A8在滿足手持終端所需功率的同時，加快了用戶連接和數據的訪問速度，并且推進了生產以及移動電話上的娛樂應用。

多媒體和游戲方面

VA2+是在TI的DaVinci技術中使用的TI的成像、視頻和音頻加速器的第二代功耗優化版本，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準（MPEG4、H264、Windows MediaVideo和RealVideo等）的DVD分辨率編碼和解碼。借助OMAP3430先進的多媒體功能，現在可以首次將多標準、達到DVD質量的便攜式攝像機添加至電話應用。此外，ARM的向量浮點加速與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）”技術支持復雜和動態的圖像功能。這一獨特的技術允許單獨對圖形中的每個像素編程，讓開發者能夠使用寫實電影的方式創造豐富的效果?，F在用戶可以在移動環境中體驗“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）既可以提高圖像質量又可以減少外部組件、降低系統成本和降低系統功耗。OMAP3430可以連接高達1200萬像素規格的影像傳感器并且連續拍攝延遲最低，使得照相手機的質量達到甚至超過目前市場上的大部分數碼相機的質量。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的連接支持有助于擴大吞吐量和存儲量，同時可增加設計靈活性。

軟件和支持方面

OMAP3430旨在支持所有高級操作系統（HLOS）平臺，包括主流Linux、Microsoft WindowsMobile和Symbian操作系統。OMAP開發者網絡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品差異化并加快產品上市時間。

安全性方面

內置的M-Shield安全技術使運營商能夠提供增值服務以用于內容保護、事務安全和安全網絡訪問以及終端安全功能，例如安全閃存和引導、終端身份保護和網絡鎖定保護等。在ARM TrustZone支持下，OMAP3430性能得到增強，具有基于開放的API的安全性并提供了一個保證強勁性能和互操作性的應用程序環境。

電源管理方面

OMAP3430以擁有市場上最先進且最有效的電源管理技術而著稱。此芯片充分利用了TI的SmartReflex技術，由一系列智能和自適應硬件與軟件技術組成，通過這些技術可以根據設備活動、操作模式和溫度來動態控制電壓、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應用處理器的移動電話的系統性能。高度集成的TWL4030將使用SmartReflex的穩壓器和轉換器、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收發器、電池充電器電路及其他合并到一個芯片中，從而在更有效地管理功耗的同時，顯著減少了電路板面積和系統成本。

2.基于OMAP處理器的Zoom板

OMAP3處理器是復雜的系統，TI提供了對它的參考硬件設計。

TWL4030/5030是和OMAP34xx配合使用的芯片，分為電源、數字音頻、接口控制、USB、輔助功能幾個模塊。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來負責的。

Zoom是德州儀器推出的基于OMAP3處理器的開發平臺。用于高功能手機和MID（移動互聯網終端）等軟件開發的硬件。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、800萬像素攝像頭模塊，以及無線局域網、藍牙和GPS等通信模塊等。

TI為Zoom也建立了工程，工程的網址如下所示：

www.omapzoom.org/wiki/Main_Page