第6章 Android的OMAP内核和驱动

6.1 OMAP内核概述

6.1.1 OMAP概述

OMAP 3 是德州仪器（TI）系列的处理器，是基于Android系统主要使用的几种处理器之一。

OMAP的开放式多媒体应用平台OMAP（Open Multimedia Application Platform）是一种为满足新一代多媒体信息处理及第三代无线通信应用开发出来的高性能、高集成度嵌入式处理器。

从1998年开始，TI先后推出了OMAP310、OMAP710、OMAP1510、OMAP1610、OMAP5910/12等处理器。由于OMAP系列处理器一直强调向上兼容性，所以系列之间的通用性很强，结构变化不大，程序便于移植。

OMAP采用一种独特的双核结构，把控制性较强的ARM处理器和高性能低功耗的DSP核结合起来，是一种开放式的、可编程体系结构。OMAP在一块硅片上无缝地集成了一个以ARM精简指令处理器（RISC）为核的软件子结构，以及一个高性能、超低功耗的Tl的数字信号处理器（DSP），且为二者开辟了共享的存储结构，以方便数据交换。可以高效地处理多媒体信号，实时解码数据流。

在OMAP结构中，RISC处理器主要用来实现对整个系统的控制，包括运行操作系统、界面控制、网络控制和DSP数据处理的控制等；DSP子系统则主要用来实现各种媒体数据的高效处理，包括文本、音频、视频等。

OMAP软件结构支持高级操作系统，通过标准应用编程接口（API）支持各种应用开发。TI独特的DSP/BIOS允许开发者在RISC和DSP之间优化分割各项处理任务，在不增加功耗的前提下获得更优良的性能。这些独特的性能使开发者在使用OMAP时，可以将其看成一个单独的RISC处理器。

OMAP是一个高度集成的硬件和软件应用平台，为无线市场提供了系统解决方案。从一定意义上说，OMAP开放的软件结构对用户更为重要。它支持多种流行的嵌入式操作系统、高级语言编程资源丰富的DSP多媒体组件算法，可通过应用编程接口（API）和第三方开发工具方便地实现各种应用开发。TI独特的DSP/BIOS桥，允许开发者在RISC和DSP之间优化地分配任务，在不增加功耗的前提下获得最优性能。采用算法标准xDAIS，可以实现算法的复用，使己经成熟的DSP算法快速移植到不同系统中。OMAP3430处理器和参考外围部件如图6-1所示。

OMAP3430系统的处理器最重要的配合芯片是TI的TWL5030/负责电池、电源管理、音频Codec、USB、键盘等功能。除此以外，使用内存接口连接Flash和DOR SDRAM，使用SDIO连接WLam，使用UART和McBSP连接，使用Camera接口连接Camera模块。使用以上参考硬件设计快速构建出高性能智能手机的硬件系统。

1.关于OMAP处理器

OMAP系列的处理器包含OMAP3430，OMAP3530和OMAP3630等，它们之间大部分的功能模块都是相同的，有些许外设和主频的差别。

OMAP3430是第一款采用TI的OMAP 3架构的器件OMAP3430多媒体应用处理器，可提供比基于ARM11的处理器多至三倍的性能增益，同时使得3G手持终端具有可与笔记本电脑媲美的生产力，以及先进的娱乐功能。作为业界第一个将采用65nm CMOS工艺设计的应用处理器，OMAP3430在降低内核电压并增加了降低功耗的特性的同时比以前的OMAP处理器系列具有更高的工作频率。

OMAP3430的主要特性如下所示：

新的OMAP3结构将移动娱乐与高性能生产应用组合在一起

业界第一个具有先进的超标量ARM® Cortex-A8 RISC内核的处理器，使性能可提高3倍

业界第一个采用65nm CMOS工艺技术设计的处理器，提高了处理性能（图像、视频、音频）加速器支持多种标准（MPEG4、WMV9、RealVideo、H263和H264）的D1（720x480像素）30fps速率下的编码/解码

集成的图像信号处理器（ISP）可提供更快、更高品质的图像捕捉功能，并且可以降低系统成本

灵活的系统支持

复合视频和S端子TV输出

XGA（1024×768像素）、16M色（24位定义）显示支持

符合Flatlink 3G的串行显示和并行显示支持

高速USB2.0 OTG支持

无缝连接至硬磁盘驱动器（HDD）设备以存储大量数据

用SmartReflexTM技术实现进一步的功耗降低

助ARM TrustZoneTM支持增强了M-shieldTM移动安全性

与OMAPTM 2 处理器软件兼容

为可自定义接口提供HLOS支持

高效率方面

OMAP3430是业界第一个集成ARM Cortex-A8超标量微处理器内核的应用处理器。通过结合TI OMAP3430中的技术，ARM Cortex-A8在满足手持终端所需功率的同时，加快了用户连接和数据的访问速度，并且推进了生产以及移动电话上的娱乐应用。

多媒体和游戏方面

VA2+是在TI的DaVinci技术中使用的TI的成像、视频和音频加速器的第二代功耗优化版本，与以前的OMAP处理器相比，它在多媒体处理方面的性能最高可提高4倍。IVA2+增加的功能支持多种标准（MPEG4、H264、Windows MediaVideo和RealVideo等）的DVD分辨率编码和解码。借助OMAP3430先进的多媒体功能，现在可以首次将多标准、达到DVD质量的便携式摄像机添加至电话应用。此外，ARM的向量浮点加速与OMAP3430的专用2D/3D图形硬件加速器一起提供了卓越的游戏功能。

图形方面

OMAP3430处理器嵌入了Imagination Technologies的POWERVR SGX图形内核，并支持OpenGL ES 2.0和OpenVG，提供了卓越的图形性能和高级的用户界面功能。TI通过OpenGL ES 2.0提供的“智能像素（smartpixel）”技术支持复杂和动态的图像功能。这一独特的技术允许单独对图形中的每个像素编程，让开发者能够使用写实电影的方式创造丰富的效果。现在用户可以在移动环境中体验“栩栩如生”的面部特征、高级的反射效果，以及多纹理的背景。

成像方面

集成的图像信号处理器（ISP）既可以提高图像质量又可以减少外部组件、降低系统成本和降低系统功耗。OMAP3430可以连接高达1200万像素规格的影像传感器并且连续拍摄延迟最低，使得照相手机的质量达到甚至超过目前市场上的大部分数码相机的质量。OMAP3430上的其他功能，如正流行的JPEG压缩以及对串行和并行相机的连接支持有助于扩大吞吐量和存储量，同时可增加设计灵活性。

软件和支持方面

OMAP3430旨在支持所有高级操作系统（HLOS）平台，包括主流Linux、Microsoft WindowsMobile和Symbian操作系统。OMAP开发者网络提供了大量程序和媒体组件，制造商可以使用它们来使其产品差异化并加快产品上市时间。

安全性方面

内置的M-Shield安全技术使运营商能够提供增值服务以用于内容保护、事务安全和安全网络访问以及终端安全功能，例如安全闪存和引导、终端身份保护和网络锁定保护等。在ARM TrustZone支持下，OMAP3430性能得到增强，具有基于开放的API的安全性并提供了一个保证强劲性能和互操作性的应用程序环境。

电源管理方面

OMAP3430以拥有市场上最先进且最有效的电源管理技术而著称。此芯片充分利用了TI的SmartReflex技术，由一系列智能和自适应硬件与软件技术组成，通过这些技术可以根据设备活动、操作模式和温度来动态控制电压、频率和功率。此外，TWL4030电源管理/音频编解码器配套器件也支持OMAP3430；TWL4030专用于最大限度地延长电池寿命和提高使用OMAP3430应用处理器的移动电话的系统性能。高度集成的TWL4030将使用SmartReflex的稳压器和转换器、高保真音频/语音编解码器、AB/D类音频放大器、高速USB 2.0 OTG收发器、电池充电器电路及其他合并到一个芯片中，从而在更有效地管理功耗的同时，显著减少了电路板面积和系统成本。

2.基于OMAP处理器的Zoom板

OMAP3处理器是复杂的系统，TI提供了对它的参考硬件设计。

TWL4030/5030是和OMAP34xx配合使用的芯片，分为电源、数字音频、接口控制、USB、辅助功能几个模块。例如：包括RTC、电源管理、USB、I2C控制、GPIO控制、音频Codec、键盘、LED等功能都是由TWL4030/5030来负责的。

Zoom是德州仪器推出的基于OMAP3处理器的开发平台。用于高功能手机和MID（移动互联网终端）等软件开发的硬件。除OMAP 3430（或其他OMAP3系列的处理器）外，还配备有6.1英寸WVGA触摸屏、800万像素摄像头模块，以及无线局域网、蓝牙和GPS等通信模块等。

TI为Zoom也建立了工程，工程的网址如下所示：

www.omapzoom.org/wiki/Main_Page