国立中央大学资讯工程学系大学部专题报告(doc52)(1).docx
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1、國立中央大學資訊工程學系大學部專題報告Embedddedd Apppliicattionn MP3 PPlayyer on Duaal-PProccesssor Platfformm OMMAP115100指導教授 : 吳吳曉光 老師學生 : 資工工4A 侯凱元元 資工44A 黃黃致遠中華民國992年110月目錄第一章 序論661- 1 研究究動機.771- 2 專題題目標.881- 3 工作作流程.991- 4 開發發環境與與設備10第二章 德州儀器OOMAPP 開發發套件102- 1 OMMAP介介紹100 2-11.1 OMMAP是是什麼?.10 2-11.2 DSSP的優優點.1112
2、- 2 OMMAP Arcchittectturee介紹.122 2-22-1 OMAAP15510 硬體架架構.12 2-22.2 OMAAP15510軟軟體架構構.112 2-22.3 DSPP / BIOOS BBriddge簡簡述.1132- 3 TII Innnovvatoor套件件 - OOMAPP15110.144 2-22.1 Geenerral Purrposse pproccesssor - ARMM9255T.144 2-22.2 DSSP pproccesssor - TMSS3200C555x 15 2-22.3 IDDE TTooll CCCS 15 2-22.4
3、Peerippherral .116第三章 在OMAPP15110上建建構Emmbedddedd Liinuxx Syysteem.1773- 1 嵌入入式工具具173-1.11 嵌嵌入式程程式開發發與一般般程式開開發之不不同.173-1.22 CCrosss CComppiliing的的GNUU工具程程式183-1.33 建建立ARRM-LLinuux CCrosss-CComppiliing 工具程程式.1993-1.44 SSeriial Commmunnicaatioon PProggramm.203- 2 Poortiing kerrnell.213-2.11 SSetuup CCC
4、S .2113-2.22 編編譯及上上傳Looadeer.23 3-22.3 編譯譯及上傳傳Kerrnell.243- 3 建構構Rooot FFilee Syysteem.2263-3.11 FFlassh RROM.2663-3.22 NNFS mouuntiing.2273-3.33 支援援NFSS Moounttingg 的kkernnel.2273-3.44 提提供NFFS MMounntinng SServvicee2293-3.55 DDHCPP Seerveer313-3.66 LLinuux rroott 檔案案系統.3323- 4 啟動動及測試試Innnovaatorr音效
5、裝裝置.3333- 5 建構構支援DDSP proocesssorr的環境境.343-5.11 SSoluutioon - DSPP Gaatewway簡簡介.3343-5.22 DDSP Gaatewway運運作架構構.353- 6 架設設DSPP GGateewayy.363-6.11 重重編keerneel.363-6.22 DDEVFFS ddrivver.363-6.33 編編譯DSSP ttooll和APPI.3773-6.44 測測試.337第四章 MP3 PPlayyer.3384- 1 MPP3 介介紹.3384- 2 MPP3 壓壓縮原理理.3994- 3 Liinuxx
6、MPP3 pplayyer spplayy.4414.3-11 spplayy介紹.4414.3-22 spplayy 編譯譯.4414.3-33 spplayy 的使使用說明明.411第五章 程式改寫.425-1 程程式評估估與改寫寫.425-1.11 IInteer-PProccesssor Commmunnicaatioon SScheeme.425-1.22 AARM parrt pproggrammminng.425-1.33 DDSP parrt pproggrammminng.4225-2 程程式碼.435-3 雙雙處理器器程式開開發注意意事項.47第六章 效能評評估與討討論48
7、6-1 速度.4886-2 CPUU負載.4996-3 討論.4996-3.11分工處處理的經經濟效益益.496-3.22音質vv.s 浮點與與定點運運算.4496-3.33 DSSP GGateewayy架構的的限制.506-3.44減少IOO溝通.5006-3.55網路掛掛載Fiile Sysstemm的Deelayy.511第七章 結論心心得.552第一章 序論1- 1研研究動機機近年來PDDA、手手機等無無線裝置置上發展展的趨勢勢、對複複雜的多多媒體應應用發展展越來越越多,最最新的22.5GG和3GG手機就就是一個個很好的的例子,它它們整合合了MPP3音訊訊和MPPEG44視訊等等多媒
8、體體功能。也因此在2001年,德州儀器公司推出開放式多媒體應用平台(Open Multimedia Application Platform;簡稱OMAP)之設計。OMAP 是一套先進的架構 ;它最大的特色是整合了一顆 ARM RISC 處理器 、 一顆低功率消耗的高效能TMS320C55x 數位信號處理器 ( DSP )。把運算工作平均分配給 RISC 以 及 DSP處理器,使系統發揮最大的運算能 , 而不會浪費電池的電力。無疑的,這個新架構OMAP的推出,在多媒體功能等傳統處理器不易實現的應用開發上,有很大的潛力且值得嘗試。我們可以發發現到,目目前網路路上有很很多可以以跑在RRISCC處理
9、器器的應用用程式可可下載,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 apppliccatiionss。畢竟竟,OMMAP這這個架構構算近兩兩年才推推出,發發展的時時間不算算長,有有很多值值得嘗試試的地方方,因此此我們才才會想在在德州儀儀器的OOMAPP15110 硬硬體平台台上發展展嵌入式式系統應應用,並並嘗試開開發DSSP eenhaanceed apppliccatiionss。1-2 專題目目標我們手邊有有的硬體體是:德德州儀器器的OMMAP115100硬體平平台,它它最大的的特色是是雙處處理器,它整整合一顆顆Genneraa
10、l ppurpposee 處理理器ARRM與一一顆DSSP處理理器。我我們的專專題就是是針對這這硬體平平台,來來建構嵌嵌入式系系統環境境,並期期望能嘗嘗試開發發運用到到兩顆處處理器的的應用程程式。我們這次專專題的目目標為: 移植(Poortiing) Liinuxx到新的的硬體平平台OMMAP115100 建構完整的的嵌入式式Linnux環環境 使ARM與與DSPP兩個處處理器能能夠順利利溝通。 撰寫雙處理理器間溝溝通的程程式。嘗嘗試將aappllicaatioonLinnux MP33 Pllayeer,改改寫成 DSPP-ennhanncedd apppliicattionn,使兩兩個處理
11、理器分工工運算執執行。1-3 工作流流程認識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解碼的程式部分架設ARM與DSP 溝通環境訂好Inter-processor communication sch
12、eme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 開發環環境與設設備硬體:(11) TTI OOMAPP15110 IInnoovattor (22) AACE USBB emmulaatorr (33) 22台PC軟體:(11) LLinuux與Winndowws20000 (22) CCCS 2.00(Coode Commposser Stuudioo),在在Winndowws端 (33) 嵌嵌入式系系統工具具組(如:crrosss coompiilerr等
13、),在Linnux端端第二章 德德州儀器器OMAAP開發發套件2-1 OMAAP介紹紹為何OMAAP能夠夠因應時時代的需需求,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。2-1.11 OMMAP是是什麼?OMAP是是一套先先進的架架構,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、一一顆ARRM RISSC處理理器、一一顆低功功率消耗耗的高效效能TMMS3220C555x數數位信號號處理器器(DSSP)以以及一套套分享式式的記憶憶體架構構。透過過一組標標準的應應用程
14、式式界面,OOMAPP 軟體體架構也也可支援援先進的的作業系系統和應應用軟體體;此外外,TII還發展展出一套套獨特的的DSPP/BIIOS Brridgge架構構(2.2.33會介紹紹),讓讓設計人人員利用用最好的的方式,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。OMAP是是一種開開放式的的架構,並並提供了了一套標標準界面面,因此此可幫助助協力廠廠商發展展新的應應用軟體體或是增增加新的的功能。OOMAPP架構可可移植到到任何一一種無線線裝置作作業系統統,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。O
15、MAP架架構擁有有一種獨獨特能力力,可以以在無線線網路家家電上,同同時提供供極高的的工作效效能以及及非常省省電的特特性,因因此,OOMAPP架構已已逐漸成成為產業業的實質質標準。 2-1.22 DSSP的優優點為了支援多多媒體內內容和廣廣告、視視訊會議議、語音音辨識以以及其它它的應用用,許多多無線家家電已開開始提供供全動畫畫視訊的的播放功功能,使使DSPP技術更更顯得重重要。DSP確實實可提供供更好的的電力消消耗運運算效能能特性,因因為在基基本上,視視訊與音音訊的播播放都是是一種信信號處理理工作,而而DSPP的主要要設計目目標,就就是為了了支援信信號處理理運算。相相較於RRISCC處理器器,D
16、SSP元件件在每個個時脈週週期內只只會消耗耗更少的的電力。而而且DSSP元件件只要用用更少的的指令,就就可完成成一個重重複大量量數學運運算的演演算法,並並可以在在一個時時脈週期期內執行行更多的的指令。只憑一顆RRISCC處理器器,那麼麼第二個個應用(例例如視訊訊)的執執行就會會受到影影響,由由於受限限於RIISC CPUU本身信信號處理理能力的的限制,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DSPP功能的的同時,讓讓RISSC執行行擅長的命命令與控控制功能
17、能。 2- 2 OMMAP115100 Arrchiiteccturre介紹紹我們所使用用的OMMAP型型號為OOMAPP15110,它它包含是是一個雙雙處理器器的架構構,其中中一顆是是常用在在當行動動裝置上上的RIISC Prroceessoor - TI9925TT ARRM9TTDMII Coore,另另一顆是是用來做做訊號處處理的DDSP- TTMS3320CC55xx DSSP CCoree。2-2-11 OMMAP115100 硬體體架構OMAP115100平台由由一個微微處理器器子系統統(ARRM),一一個DSSP子系系統,一一個記憶憶體介面面流量控控制器、一一些專用用的多媒媒體
18、應用用週邊設設備(MMWA)和一個個多工介介面構成成。流量控制器器(TCC)用於於控制對對外部記記憶體的的存取,其其最高工工作頻率率為755MHzz,OMAAP內還還有1992K的的內部記記憶體,由由ARMM和DSSP共享享。但只只有ARRM才能能配置DDSP中中的MMMU(記記憶體映映射單元元),因因而決定定DSPP應以怎怎樣的方方式存取取這些資資源。2-2.22 OMMAP115100軟體架架構基於ARMM的用戶戶並不需需要知道道元件中中還有DDSP。他他們可能能希望開開發環境境仍與單單核心處處理器時時的開發發環境相相同。換換句話說說,他們們希望將將DSPP完全抽抽離出來來。於是是,為了了
19、使元件件中DSSP的存存在變得得透明,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。DDSP橋橋為ARRM和DDSP設設立連接,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,以以便其存存取DSSP資源源。而多多媒體引引擎則向向應用軟軟體導出出一組標標準APPI,這這些APPI正是是應用軟軟體開發發商所熟熟悉的。以下為OMMAP115100架構圖圖: General-purpose processorGPP OSDSP managerOS adaptor DDSP/BIOOS BBrid
20、dge DSP task and I/O controlDSP OSOS adaptorTMS320 DSP2-2.33 DSSP / BIIOS Briidgee簡述OMAP架架構擁有有強大的的功能以以及易於於使用的的特性,其其中關鍵鍵就在於於DSPP/BIIOS Briidgee,它提提供了一一個整合合完美、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OMMAP平平台之後後RISSC,作業系系統核心心仍會負負擔相同同的職責責,就像像系統只只包含了了一顆
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