国立中央大学资讯工程学系大学部专题报告.docx
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1、國立中央央大學資資訊工程程學系大學部專專題報告告Embeeddeed AAppllicaatioon MP3 Plaayerr onn Duual-Proocesssorr Plattforrm OOMAPP15110指導教授授 : 吳曉光光 老師師學生 : 資資工4AA 侯凱凱元 資工工4A 黃黃致遠中華民國國92年年10月月目錄第一章 序論61- 11 研研究動機機.71- 22 專專題目標標.81- 33 工工作流程程.91- 44 開開發環境境與設備備100第二章 德州儀器器OMAAP 開開發套件件1002- 11 OOMAPP介紹110 2-1.11 OOMAPP是什麼麼?.10 2
2、-1.22 DDSP的的優點.1112- 22 OOMAPP Arrchiiteccturre介紹紹.122-2-1 OOMAPP15110 硬硬體架構構.12 2-2.22 OMMAP115100軟體架架構.12 2-2.33 DSSP / BIIOS Briidgee簡述.1132- 33 TTI IInnoovattor套套件 - OMAAP15510.1442-2.1 Genneraal PPurpposee prroceessoor - AARM9925TT.114 2-2.22 DDSP proocesssorr - TMMS3220C555x 155 2-2.33 IIDE To
3、ool CCCS 15 2-2.44 PPeriipheerall.116第三章 在OMAAP15510上上建構EEmbeeddeed LLinuux SSysttem.1173- 11 嵌嵌入式工工具1773-1.1 嵌入式式程式開開發與一一般程式式開發之之不同.173-1.2 Crooss Commpillingg的GNNU工具具程式1883-1.3 建立AARM-Linnux Crooss-Commpillingg 工具具程式.1193-1.4 Serriall Coommuuniccatiion Proograam.2003- 22 PPorttingg keerneel.213-2.
4、1 Settup CCSS .2113-2.2 編譯及及上傳LLoadder.23 3-2.33 編編譯及上上傳Keerneel.243- 33 建建構Rooot Fille SSysttem.2263-3.1 Flaash ROMM.2263-3.2 NFSS moounttingg.273-3.3 支支援NFFS MMounntinng 的的kerrnell.273-3.4 提供NNFS Mouuntiing Serrvicce293-3.5 DHCCP SServver3113-3.6 Linnux rooot 檔檔案系統統.3323- 44 啟啟動及測測試Innnovvatoor音效效
5、裝置.3333- 55 建建構支援援DSPP prroceessoor的環環境.3443-5.1 Sollutiion - DSSP GGateewayy簡介.3343-5.2 DSPP GGateewayy運作架架構.3553- 66 架架設DSSP Gattewaay.363-6.1 重編kkernnel.3663-6.2 DEVVFS driiverr.363-6.3 編譯DDSP toool和AAPI.3373-6.4 測試.337第四章 MP3 Plaayerr.3384- 11 MMP3 介紹.3384- 22 MMP3 壓縮原原理.3994- 33 LLinuux MMP3 pl
6、aayerr spplayy.4414.3-1 ssplaay介紹紹.4414.3-2 ssplaay 編編譯.4414.3-3 ssplaay 的的使用說說明.411第五章 程式改寫寫.425-1 程式評評估與改改寫.425-1.1 Intter-Proocesssorr Coommuuniccatiion Schhemee.4225-1.2 ARMM paart proograammiing.425-1.3 DSPP paart proograammiing.425-2 程式碼碼.435-3 雙處理理器程式式開發注注意事項項.47第六章 效能能評估與與討論4886-1 速度度.4486-2
7、 CPPU負載載.4496-3 討論論.4496-3.1分工工處理的的經濟效效益.4996-3.2音質質v.ss 浮點點與定點點運算.4496-3.3 DDSP Gattewaay架構構的限制制.506-3.4減少少IO溝通通.5006-3.5網路路掛載FFilee Syysteem的Dellay.51第七章結結論心得得.552第一章 序論1- 11研究動動機近年來PPDA、手機等等無線裝裝置上發發展的趨趨勢、對對複雜的的多媒體體應用發發展越來來越多,最新的的2.55G和33G手機機就是一一個很好好的例子子,它們們整合了了MP33音訊和和MPEEG4視視訊等多多媒體功功能。也也因此在在2000
8、1年,德州儀儀器公司司推出開開放式多多媒體應應用平台台(Oppen Mulltimmediia AAppllicaatioon PPlattforrm;簡簡稱OMMAP)之設計計。OMAAP 是是一套先先進的架架構 ;它最大大的特色色是整合合了一顆顆 ARRMRIISC 處理器器 、 一顆低低功率消消耗的高高效能TTMS3320CC55xx 數位位信號處處理器 ( DDSP )。把把運算工工作平均均分配給給 RIISC 以 及及 DSSP處理理器,使使系統發發揮最大大的運算算能 , 而不不會浪費費電池的的電力。無疑的的,這個個新架構構OMAAP的推推出,在在多媒體體功能等等傳統處處理器不不易實
9、現現的應用用開發上上,有很很大的潛潛力且值值得嘗試試。我們可以以發現到到,目前前網路上上有很多多可以跑跑在RIISC處處理器的的應用程程式可下下載,但但是卻沒沒有RIISC與與DSPP整合的的程式-我我們在此此先稱之之DSPP ennhanncedd apppliicattionns。畢畢竟,OOMAPP這個架架構算近近兩年才才推出,發展的的時間不不算長,有很多多值得嘗嘗試的地地方,因因此我們們才會想想在德州州儀器的的OMAAP15510 硬體平平台上發發展嵌入入式系統統應用,並嘗試試開發DDSP enhhancced apppliccatiionss。1-2 專題題目標我們手邊邊有的硬硬體是
10、:德州儀儀器的OOMAPP15110硬體體平台,它最大大的特色色是雙雙處理器器,它它整合一一顆Geenerral purrposse 處處理器AARM與與一顆DDSP處處理器。我們的的專題就就是針對對這硬體體平台,來建構構嵌入式式系統環環境,並並期望能能嘗試開開發運用用到兩顆顆處理器器的應用用程式。我們這次次專題的的目標為為: 移植(PPorttingg) LLinuux到新新的硬體體平台OOMAPP15110 建構完整整的嵌入入式Liinuxx環境 使ARMM與DSSP兩個個處理器器能夠順順利溝通通。 撰寫雙處處理器間間溝通的的程式。嘗試將將apppliccatiionLinnux MP33
11、 Pllayeer,改改寫成 DSPP-ennhanncedd apppliicattionn,使兩兩個處理理器分工工運算執執行。1-3 工作作流程認識OMAP Architecture熟悉我們的硬體OMAP Innovator建立嵌入式系統工具熟悉DSP程式開發工具CCS使用、評估CCS提供的DSP函式庫移植OMAP Linux Kernel閱讀MP3 ISO標準文件學習寫DSP程式(使用C語言)建立並掛載Root檔案系統Trace MP3 player splay程式碼建立嵌入式系統環境瞭解MP3 decode,trace解碼部分的程式碼啟動OMAP音效並測試決定邀由DSP分擔MP3解碼的
12、程式部分架設ARM與DSP 溝通環境訂好Inter-processor communication scheme練習雙處理器間的溝通程式寫MP3 player的DSP端程式改寫MP3 player的ARM端程式測試與debugDSP enhancedMP3 player效能評估分析1-4 開發發環境與與設備硬體:(1) TI OMAAP15510 Innnovaatorr (2) ACEE USSB eemullatoor (3) 2台PPC軟體:(1) Linnux與與Winndowws20000(2) CCSS 2.0(CCodee Coompooserr Sttudiio),在Winnd
13、owws端 (3) 嵌入式式系統工工具組(如:crrosss coompiilerr等),在Linnux端端第二章德德州儀器器OMAAP開發發套件2-1 OMMAP介介紹為何OMMAP能能夠因應應時代的的需求,以下我我們將簡簡單說明明OMAAP的優優勢,與傳統統的單核核心的差差異。2-1.1 OOMAPP是什麼麼?OMAPP是一套套先進的的架構,為無線線市場提提供了一一套系統統解決方方案,OMAAP可以以在一顆顆晶片上上,將許多多軟硬體體組件完完美整合合在一起起,包括:一套軟軟體基礎礎架構、一顆AARM RIISC處處理器、一顆低低功率消消耗的高高效能TTMS3320CC55xx數位信信號處理
14、理器(DDSP)以及一一套分享享式的記記憶體架架構。透透過一組組標準的的應用程程式界面面,OMMAP 軟體架架構也可可支援先先進的作作業系統統和應用用軟體;此外,TI還發展展出一套套獨特的的DSPP/BIIOS Brridgge架構構(2.22.3會會介紹),讓設設計人員員利用最最好的方方式,把把運算工工作平均均分配給給RISSC以及及DSPP處理器器,使系系統發揮揮最大的的運算效效能,而而不會浪浪費電池池的電力力。OMAPP是一種種開放式式的架構構,並提提供了一一套標準準界面,因此可可幫助協協力廠商商發展新新的應用用軟體或或是增加加新的功功能。OOMAPP架構可可移植到到任何一一種無線線裝置
15、作作業系統統,而它它的應用用軟體也也相容於於絕大多多數的作作業系統統。OMAPP架構擁擁有一種種獨特能能力,可可以在無無線網路路家電上上,同時時提供極極高的工工作效能能以及非非常省電電的特性性,因此此,OMMAP架架構已逐逐漸成為為產業的的實質標標準。 2-1.2 DDSP的的優點為了支援援多媒體體內容和和廣告、視訊會會議、語語音辨識識以及其其它的應應用,許許多無線線家電已已開始提提供全動動畫視訊訊的播放放功能,使DSSP技術術更顯得得重要。DSP確確實可提提供更好好的電力力消耗運算效效能特性性,因為為在基本本上,視視訊與音音訊的播播放都是是一種信信號處理理工作,而DSSP的主主要設計計目標,
16、就是為為了支援援信號處處理運算算。相較較於RIISC處處理器,DSPP元件在在每個時時脈週期期內只會會消耗更更少的電電力。而而且DSSP元件件只要用用更少的的指令,就可完完成一個個重複大大量數學學運算的的演算法法,並可可以在一一個時脈脈週期內內執行更更多的指指令。只憑一顆顆RISSC處理理器,那那麼第二二個應用用(例如如視訊)的執行行就會受受到影響響,由於於受限於於RISSC CCPU本本身信號號處理能能力的限限制,RRISCC處理器器必須中中斷目前前的工作作,以便便處理智智慧型電電話的要要求。相相較之下下,OMMAP架架構卻能能讓DSSP與RRISCC處理器器並行工工作,讓讓OEMM在使用用
17、DSPP功能的的同時,讓RIISC執執行擅長長的命令令與控制制功能。2- 22 OOMAPP15110 AArchhiteectuure介介紹我們所使使用的OOMAPP型號為為OMAAP15510,它包含含是一個個雙處理理器的架架構,其其中一顆顆是常用用在當行行動裝置置上的RRISCC PProccesssor - TII9255T AARM99TDMMI CCoree,另一一顆是用用來做訊訊號處理理的DSSP- TMMS3220C555x DSPP Coore。2-2-1 OOMAPP15110 硬硬體架構構OMAPP15110平台台由一個個微處理理器子系系統(AARM),一個個DSPP子系
18、統統,一個個記憶體體介面流流量控制制器、一一些專用用的多媒媒體應用用週邊設設備(MMWA)和一個個多工介介面構成成。流量控制制器(TTC)用用於控制制對外部部記憶體體的存取取,其最最高工作作頻率為為75MMHz,OMAAP內還還有1992K的的內部記記憶體,由ARRM和DDSP共共享。但但只有AARM才才能配置置DSPP中的MMMU(記憶體體映射單單元),因而決決定DSSP應以以怎樣的的方式存存取這些些資源。2-2.2 OOMAPP15110軟體體架構基於ARRM的用用戶並不不需要知知道元件件中還有有DSPP。他們們可能希希望開發發環境仍仍與單核核心處理理器時的的開發環環境相同同。換句句話說,
19、他們希希望將DDSP完完全抽離離出來。於是,為了使使元件中中DSPP的存在在變得透透明,TTI導入入了DSSP橋和和多媒體體引擎(多媒體體網路閘閘道)的的概念。DSPP橋為AARM和和DSPP設立連連接,可可將其看看作同時時存在於於兩個核核心中的的軟體層層,DSSP橋主主要用來來向ARRM上執執行的多多媒體引引擎導出出一組AAPI,以便其其存取DDSP資資源。而而多媒體體引擎則則向應用用軟體導導出一組組標準AAPI,這些AAPI正正是應用用軟體開開發商所所熟悉的的。以下為OOMAPP15110架構構圖: General-purpose processorGPP OSDSP managerOS
20、adaptor DSPP/BIIOS Briidgee DSP task and I/O controlDSP OSOS adaptorTMS320 DSP2-2.3 DDSP / BBIOSS Brridgge簡述述OMAPP架構擁擁有強大大的功能能以及易易於使用用的特性性,其中中關鍵就就在於DDSP/BIOOS BBriddge,它提供供了一個個整合完完美、易易於使用用的DSSP界面面給應用用軟體發發展人員員,讓廠廠商在發發展RIISC應應用程式式的時候候,可透透過一組組標準的的應用程程式界面面來使用用與控制制DSP的執執行環境境。使用了OOMAPP平台之之後RIISC,作業系系統核心心仍
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