图1 DM320的结构图

本系统整体方案是建立在TI DM320基础之上的。DM320 是一款支持视频编/解码的带有双CPU核的处理器。针对多媒体器件做专门的处理, 它可以直接支持视频输入/输出, 可以方便的扩展音频的输入/输出, 支持USB ,SDRAM,FLASH,CF/SD/MMC/MS/MS Pro 接口。DM320的结构图,如图1所示。    

TI DM320将C5409与ARM926整合,即将CPU与DSP同时集成在DM320核心内。芯片采用32MB或64MB容量的SDRAM,以及4MB的闪存,用作加载与存放操作系统。DM320本身已内建LCD控制器、USB2.0 OTG接口控制器,同时让CCIR-656格式信号经由总线在视频译码芯片与DM320间传送。由于NTSC/PAL编码器也被整合在其中,因此也可直接进行复合视频输出。

                                                       图2   DM320硬件系统的整体框架图

另一方面,DM320还可支持CCD/CMOS感光组件的连接,使得未来PMP要导入DSC、DV等更为容易。对于存储卡的兼容性部分,除现阶段主流的 CF、SD及MMC外,还包括Memory Stick。此外,此芯片还提供2组RS232串行端口、1组JTAG接口,能支持更多的外围设备。DM320硬件系统的整体框架图,如图2所示。 

PMP系统的软件设计    

因为要兼顾到高质量的音视频效果、多种外设和有限的系统资源,PMP软件系统的设计变得相对复杂。系统设计将软件分为三层结构,如图3所示。   

                   图3 PMP软件设计框图

该系统的最底层是操作系统层,其中包括bootloader引导程序,主要完成系统从FLASH的启动,LOGO的显示,以及OS的引导。嵌入式 Linux主要包括适合在TI DM320上运行的Linux操作系统,以及各种外围设备的驱动程序。第2层为CODEC和MMI核层,MMI核包括第3层主GUI和各种应用程序所依赖的各种框架结构和数据结构,如窗口管理,定时器管理等。CODEC部分包括音频的编解码程序(主要由ARM实现)和图像的编解码程序(主要由DSP实现)。最上层为主GUI和各种应用程序。应用程序包括：FileManager(用来浏览存储器中的文件),VideoPlayer(播放视频文件), AudioPlayer(播放音频文件),ImageViewer(浏览图片),FM(收音机),Games(游戏),Resumes(重新播放音/视频文件)。

嵌入式Linux操作系统    

本系统采用的Linux内核是对从Internet上下载比较稳定的Arm-Linux内核进行相应的修改,并编写相关外围设备的驱动程序,使之成为一个适合TI DM320开发的操作系统环境。之所以称为嵌入式,是因为其操作系统运行的环境并不是普通的PC,而且嵌入在非PC构架的电子设备中。

关于内核修改Kconfig文件    

Kconfig文件是用来对你所要加载内核内容进行配置的文件。比如,当在控制台上敲入make menuconfig,就会看到内核配置的窗口,可对其中的内容进行选择。选择[*]表示把此内容编入内核,选择[M]表示把此内容当成模块编译。 

Linux支持动态加载内核模块的功能,甚至可以在运行操作系统一段时间后再加载内核模块。由于DM320框架并未列入内核中,所以我们需要把DM320 框架加入内核。首先,就要在内核目录下./arch/arm/Kconfig加入DM320的配置选项,这样才能在执行make menuconfig配置内核时看到DM320框架。修改的部分内容如下所示：

             

同时,去掉其他CPU框架。如：

        

最后,就是要把内核配置选项中对DM320开发有用的项选进来。比如：

       

因为要把CODEC编入内核,所以我们还要加入支持CODEC的配置选项：

       source "codecs/modules/Kconfig"    

同时,如果我们要加入一个新外围设备,也需要在Kconfig文件中加入对应的内容。比如说,要加入一个三星的4英寸TFT LCD的驱动,我们可以修改./drivers/char/Kconfig文件,并加入以下内容：

        

其中,config DM320_SAMSUNG_4_LCD表示增加一个新的配置入口。一旦这个配置选项被选中就会在. /include/Linux/autoconf.h:有:#define CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD 1的定义。   

这样的话,我们在整个内核源码树中都可以使用CONFIG_DM320_SAMSUNG_4_LCD来进行特定的选择。    

在tristate "DM320 SAMSUNG 4.0 inch 16:9 TFT LCD"中,引号里的内容为出现在配置选项中的提示文字。tristate表示三态,意思是除了可以选择[*]、[ ]外,还可以选择[M],表示把当前内容当成模块编译。    depends on ARCH_DM320_20 && BOARD_400H表示如果前面配置平台框架时选择了ARCH_DM320_20,并在选择型号时选择了BOARD_400H,我们就可以看到这个对于三星4英寸TFT LCD的配置选项。    

default y表示默认把此驱动编入内核。help的内容为当我们对内核进行配置时,选帮助所看到的内容。

Makefile文件：简单地说,Makefile是用来进行项目配置和管理的。我们要把Linux编译、链接最后生成可执行的内核映像,Makefile文件是必不可少的。    

在该PMP设计开发中,只需要把外设驱动模块加入相应的内核源码树就可以完成对Makefile文件的修改。以加入三星4英寸TFT LCD驱动为例,只需要在./drivers/char/Makefile加入如下内容即可：obj-$(CONFIG_DM320_ SAMSUNG_4_LCD)  += dm320_lcd_samsung4.o

PMP系统设计中两个必须的驱动以及要注意的问题

LCD驱动程序     

在一个PMP设备中,LCD显示屏是必备的。在LCD驱动程序的设计过程中,主要是要选好时钟源、分频系数以及时钟极性。比如在DM320中,时钟控制器有以下几个外部输入：PCLK、SYSCLK、MXI、M48XI,其中除了M48XI外其余均选择27M外部晶振。LCD的时钟频率DCLK在本系统中是由VENC(Video Encoder Clock)确定,而VENC又可以通过系统的PLL分频而确定,所以说首先要选好时钟源和恰当的分频系数,然后通过设置VENC的寄存器就可以设置时钟的极性。

FrameBuffer驱动    

FrameBuffer是把显存抽象成一个设备,通过对这个设备的读写就等同于直接对显存进行操作。这种操作是抽象的、统一的。用户不必关心显存的物理位置、换页机制等具体细节,这些都是由FrameBuffer设备驱动程序来完成的。 FrameBuffer对应的源文件在Linux/drivers/video/目录下。全部的抽象设备文件作为fbcon.c与各种显卡驱动程序相关的源文件放在该目录下,如笔者所进行的针对DM320的FrameBuffer源文件dm320fb.c。在源文件我们要设置相应屏幕的长、宽以及每一个像素点的位数等等,还有一些与DM320 OSD(On-Screen Display)相关的寄存器的设置。因为涉及内容较多,在此不再赘述。　　

结语    

本PMP方案设计的产品已经进入量产阶段,经过大量的用户测试,证实了整个设计是切实可行的。同时,其设计思路对于其他类似产品如车载GPS,都有一定的参考价值。