作，DSP/B1S橋用于連接DSP和其他通用處理器(GPP)上的OS。GPP 在 OMAP 里是 ARM，還可以是 MIPS (Microprocessor without InterlockedPipe Stage)等。DSP/B1S橋用于非對稱的、由一個通用處理器(GPP)和一個DSP組成的雙處理器環(huán)境。DSP/B10S橋作為GPP OS和DSP OS的軟件組合，把兩個操作系統(tǒng)連接在一起。這種連接能夠使GPP端的客戶與DSP上的任務(wù)交換信息和數(shù)據(jù)。連接分為兩種類型:消息子連接和數(shù)據(jù)流子連接。每種子連接都按順序傳遞消息，哪個消息先到消息鏈，哪個消息就先被傳遞；同樣哪個數(shù)據(jù)流先到數(shù)據(jù)流鏈，哪個數(shù)據(jù)流就先被傳遞。每個子連接都獨立地進(jìn)行操作，例如GPP先發(fā)送數(shù)據(jù)流，然后發(fā)送消息；如果消息有高優(yōu)先級，那么消息比數(shù)據(jù)流先到DSP) ASP任務(wù)通常用消息對象傳送控制和狀態(tài)信息，用數(shù)據(jù)流對象傳送高效實時數(shù)據(jù)流。
[0022]所述終端的軟件部分主要由嵌入式操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及應(yīng)用軟件組成。嵌入式操作系統(tǒng)是一種實時的、支持嵌入式應(yīng)用的操作系統(tǒng)，通常包括與硬件相關(guān)的底層驅(qū)動軟件、系統(tǒng)內(nèi)核、設(shè)備驅(qū)動接口、通信協(xié)議等。與PC操作系統(tǒng)相比較，嵌入式操作系統(tǒng)包括針對不同處理器優(yōu)化設(shè)計的高效率實時多任務(wù)內(nèi)核，負(fù)責(zé)作業(yè)調(diào)度、內(nèi)存管理和任務(wù)間的通信，并提供對各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的有力支持，在系統(tǒng)的實時高效性、硬件的相關(guān)依賴性、軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專用性等方面具有較為突出的特點，適合于終端對多種網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)的接入與融合應(yīng)用。
[0023]可重構(gòu)計算技術(shù)能夠通過動態(tài)改變嵌入式系統(tǒng)配置來靈活滿足多種嵌入式終端系統(tǒng)的功能需求?？芍貥?gòu)網(wǎng)絡(luò)媒體話機(jī)終端定義為3C終端消費產(chǎn)品，要求其系統(tǒng)處理能力強，考慮其普及化需要，必須較好地適配網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)環(huán)境的架構(gòu)，并能夠提供足夠好的應(yīng)用支持能力。根據(jù)類PC終端設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)框架，3C終端具有部分類似的嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。其基本結(jié)構(gòu)包括視頻輸入/輸出單元、視頻編解碼器、語音輸入/輸出單元、語音編解碼器、延時單元、數(shù)據(jù)處理單元(可選)、系統(tǒng)控制單元、多媒體數(shù)據(jù)復(fù)用/解復(fù)用單元和網(wǎng)絡(luò)接口單元。適用于IP網(wǎng)絡(luò)，采用SIP通信控制協(xié)議、多媒體數(shù)據(jù)打包協(xié)議和不同的網(wǎng)絡(luò)接口單元，但是視頻和語音輸入/輸出單元、音視頻編解碼器、VOIP編解碼器等相似。采用的可重構(gòu)技術(shù):將可重構(gòu)微處理器技術(shù)引入嵌入式系統(tǒng)設(shè)計領(lǐng)域，通過構(gòu)建終端通用的硬件平臺，最終通過預(yù)定義開發(fā)嵌入式應(yīng)用軟件，以中間件方式來實現(xiàn)不同的可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)媒體話機(jī)終端功能定義，并覆蓋接口控制的相關(guān)方法。
[0024]所述終端嵌入式系統(tǒng)的底層構(gòu)件，是建立在硬件構(gòu)件的基礎(chǔ)上，根據(jù)硬件構(gòu)件的實際功能和接口，實現(xiàn)與之對應(yīng)的硬件模塊的驅(qū)動分解。根據(jù)軟件工程構(gòu)件化設(shè)計，形成嵌入式系統(tǒng)的通用構(gòu)件并且作為底層內(nèi)部構(gòu)件被其他底層外設(shè)構(gòu)件所調(diào)用，實現(xiàn)嵌入式底層內(nèi)部構(gòu)件的可復(fù)用性與可移植性，形成終端嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)模型。
[0025]本實用新型通過提供可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)媒體話機(jī)終端的嵌入式系統(tǒng)，事先按功能需求設(shè)計軟硬件配置方案，并存儲在重構(gòu)控制器內(nèi)部的存儲器中；所述終端上電后，通過重構(gòu)控制器將優(yōu)化配置方案分時定位到目標(biāo)可編程器件內(nèi)，同時保持其它部分電路功能正常，以提高系統(tǒng)運行效率。所述終端在軟件的驅(qū)動下，對FPGA芯片處理器的全部或部分邏輯資源重新進(jìn)行動態(tài)配置，并匹配相應(yīng)的應(yīng)用中間件及配置操作提升性能，實現(xiàn)硬件時分復(fù)用、最大限度支持終端具備高實用性和可擴(kuò)展性；
[0026]本實用新型利用可重構(gòu)技術(shù)通過動態(tài)改變嵌入式系統(tǒng)配置來靈活滿足多種功能需求。使設(shè)計目標(biāo)終端產(chǎn)品無需重復(fù)設(shè)計多個應(yīng)用的終端原型系統(tǒng)，只需通過中間件對系統(tǒng)進(jìn)行配置，并可通過在處理器的指令集上實現(xiàn)多個計算任務(wù)的劃分，實時實現(xiàn)不同的處理功能，達(dá)到一次芯片設(shè)計，多個功能實現(xiàn)，設(shè)計之初無需將所有功能加入產(chǎn)品中，新的功能可逐步添加，升級過程甚至無需用戶參與.增加終端系統(tǒng)功能定義與應(yīng)用的靈活性。
[0027]所述終端在運行時根據(jù)不同的計算任務(wù)實現(xiàn)不同的功能，在發(fā)揮軟件效率的同時，又能充分利用系統(tǒng)軟硬件資源。根據(jù)軟件與可重構(gòu)系統(tǒng)的關(guān)系，可以將可重構(gòu)系統(tǒng)劃分為不同的結(jié)構(gòu)。適應(yīng)各自結(jié)構(gòu)的特點，將任務(wù)合理的分解為高效完成計算任務(wù)的基礎(chǔ)。當(dāng)硬件任務(wù)較多時，系統(tǒng)提供良好的算法來進(jìn)行調(diào)度。最后，基于結(jié)構(gòu)透明的設(shè)計開發(fā)平臺，可以方便的利用可重構(gòu)計算的強大能力。終端嵌入式軟件:由一系列根據(jù)終端的功能應(yīng)用需求而設(shè)計實現(xiàn)的GUI組件搭建而成，可以根據(jù)功能需求，方便的擴(kuò)充和刪減。這些組件基于Android操作系統(tǒng)以Java實現(xiàn)，具有較好的通用性。終端控制模塊和協(xié)議控制模塊交互，獲得協(xié)議狀態(tài)，控制Java虛擬狀態(tài)機(jī)。
[0028]為此，本實用新型基于ARM和FPGA芯片的動態(tài)可重構(gòu)模塊化系統(tǒng)方案，充分利用FPGA內(nèi)部邏輯可重構(gòu)的特性，以滿足系統(tǒng)的不同任務(wù)執(zhí)行需求，采用的重構(gòu)方法包括:
[0029]I)根據(jù)具體終端系統(tǒng)實現(xiàn)的原理模型與功能架構(gòu)，規(guī)劃硬件資源種類；
[0030]2)根據(jù)硬件資源種類修改FPGA內(nèi)部邏輯，實現(xiàn)硬件層次的“重構(gòu)”；
[0031]3)根據(jù)FPGA邏輯的變化，進(jìn)行軟件的開發(fā)，實現(xiàn)軟件層次的“重構(gòu)”；
[0032]4)將FPGA配置文件下載至IjARM的存儲器中，系統(tǒng)上電后，ARM結(jié)合需求通過讀取相應(yīng)存儲區(qū)的配置文件對FPGA進(jìn)行配置，實現(xiàn)終端系統(tǒng)的動態(tài)重構(gòu).
[0033]5)系統(tǒng)中可預(yù)先包含多個不同功能的配置文件，根據(jù)功能定義需要進(jìn)行相應(yīng)配置，實現(xiàn)在線更新FPGA功能，
[0034]所述終端根據(jù)以上嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與實現(xiàn)模型，包括:可重構(gòu)控制模塊、可重構(gòu)通信模塊、通信、音頻、視頻和圖形處理模塊、其它外圍電路、電源和接口模塊等。模塊化的中間件是居于可終端操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序中間的軟件部分，它以應(yīng)用程序接口 API的形式存在，整個API集合被存儲在終端的存儲設(shè)備中。中間件封裝了所有的業(yè)務(wù)接口，而只向終端提供一個統(tǒng)一的、規(guī)范化的接口，并覆蓋該接口的控制方法，從而簡化了終端的研發(fā)難度，實現(xiàn)了終端從業(yè)務(wù)請求、資源調(diào)度和信息傳送的不同的功能實現(xiàn)機(jī)制和工作流程的標(biāo)準(zhǔn)化:
[0035]所述終端選用可重構(gòu)嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)，通過開發(fā)修改嵌入式操作系統(tǒng)和借助中間件實現(xiàn)支持庫、操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序接口以及API功能，包括:
[0036]所述終端以Java為描述語言的方法(過程)級硬件透明編程完成模型設(shè)計。該編程模型基于軟硬件協(xié)同方法庫，并且支持動態(tài)軟硬件劃分。在該編程模型框架下，通過調(diào)用軟件方法進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)而無需理會底層的物理細(xì)節(jié)，以提高嵌入式系統(tǒng)開發(fā)效率。進(jìn)一步，所述終端以嵌入式體系結(jié)構(gòu)和軟件實現(xiàn)方法完成開發(fā)詳細(xì)流程。通過中間件有效屏蔽硬件邏輯功能的實現(xiàn)細(xì)節(jié)以及通信與同步的相關(guān)細(xì)節(jié)。同時預(yù)先設(shè)計好面向領(lǐng)域的軟硬件方法庫，從而減輕嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工作量。
[0037]更進(jìn)一步，所述終端實現(xiàn)運行時的Java虛擬機(jī)，實現(xiàn)該虛擬機(jī)根據(jù)終端軟硬件劃分結(jié)果動態(tài)加載并鏈接相應(yīng)的硬件方法，支持硬件透明編程，改善系統(tǒng)性能，從而達(dá)到簡化編譯器和綜合工具、提高自動化程度的目的。
[0038]基于終端性能、成本、用戶需求等因素，實際的硬件系統(tǒng)采用基于雙處理器的可重構(gòu)控制架構(gòu)解決方案，充分考慮開發(fā)平臺可擴(kuò)展性和跨平臺性的問題，通過分層和抽象接口實現(xiàn)對底層硬件平臺的獨立性以及對不同網(wǎng)絡(luò)交互協(xié)議和不同視音頻編解碼方案的可擴(kuò)展性。在系統(tǒng)架構(gòu)中，可重構(gòu)控制模塊集成兩個處理器，以ARM核微處理器作為主控制器，基于FPGA芯片的處理器作為重構(gòu)控制器配合主控制器工作，這兩個處理器之間通過共享內(nèi)存的硬件方式來進(jìn)行通信，主要的初始化工作有2部分，分別由ARM和FPGA完成。
[0039]I )ARM執(zhí)行的初始化工作，包括應(yīng)用程序自舉—應(yīng)用程序執(zhí)行ARM內(nèi)部寄存器初始化—硬件自檢—加載標(biāo)志應(yīng)用—(軟件更新加載)—FPGA參數(shù)設(shè)定—應(yīng)用軟件加載及完整性正確性校驗—控制權(quán)叫應(yīng)用軟件—應(yīng)用軟件初始化—應(yīng)用軟件運行。
[0040]2)FPGA執(zhí)行的初始化工作。主要有FPGA內(nèi)部寄存器和邏輯狀態(tài)的初始值、內(nèi)部緩沖區(qū)數(shù)據(jù)清零依靠復(fù)位信號來完成。其中的“FPGA參數(shù)設(shè)定”由應(yīng)用程序負(fù)責(zé)執(zhí)行或由FPGA使用缺省參數(shù)完成。數(shù)據(jù)融合格式、輸入/輸出碼速率等FPGA參數(shù)存儲在ARM的片內(nèi)FLASH中的FPGA參數(shù)區(qū)中，上電或復(fù)位時有監(jiān)控軟件負(fù)責(zé)加載和初始化。
[0041]所述終端嵌入式硬件開發(fā)平臺在底層設(shè)計的基礎(chǔ)上，選擇Android嵌入式操作系統(tǒng)，再進(jìn)行相關(guān)驅(qū)動程序和上層應(yīng)用程序的開發(fā)，向上提供應(yīng)用編程接口(API)，向下屏蔽具體硬件特性的板級支持包BSP。通過所需接口與各自的開發(fā)系統(tǒng)相連，軟件和硬件緊密配合，協(xié)調(diào)工作，共同完成系統(tǒng)預(yù)定的功能，通過終端的可重構(gòu)嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)、設(shè)計接口與功能軟件開發(fā)、軟硬件集成優(yōu)化，通過外掛適當(dāng)?shù)拇鎯捌渌鈬骷?、電路，并配置可重?gòu)通信模塊，構(gòu)成嵌入式開發(fā)平臺，最終實現(xiàn)可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)媒體話機(jī)終端。
[0042]【有益效果】
[0043]可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)媒體話機(jī)終端目標(biāo)定義為3C終端消費產(chǎn)品，主要用途是升級現(xiàn)有電話機(jī)和電視機(jī)、音響等盲終端，并部分替代家用PC，把網(wǎng)絡(luò)提供的語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務(wù)按照融合應(yīng)用模式最終投放到終端上，提供給用戶使用，用戶只需沿襲傳統(tǒng)的撥號操作，在實現(xiàn)PSTN和VoIP通訊的同時，可外接電視機(jī)提供IPTV、數(shù)字電視/VOD和媒體消息的呈現(xiàn)等服務(wù)，特別是它還能通過外接攝像頭和移動硬盤，支持網(wǎng)絡(luò)可視電話、3G互通和音像數(shù)字內(nèi)容下載。除家庭應(yīng)用外，通過改變業(yè)務(wù)應(yīng)用的服務(wù)部署模式，還可提供統(tǒng)一消息(UMS)、多方通信/視頻會議、媒體呼叫中心、在線電子商務(wù)等其它網(wǎng)絡(luò)融合通信商用服務(wù)。
[0044]終端植入嵌入式可重構(gòu)關(guān)鍵處理構(gòu)件，總體技術(shù)框架及系統(tǒng)解決方案具有開放式、構(gòu)件化、普適化特點:(I)對實時和多任務(wù)有很強的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時間，從而使內(nèi)部的代碼和實時操作系統(tǒng)的執(zhí)行時間減少到最低限度；(2)強大的外圍通用接口擴(kuò)展功能，可以迅速地擴(kuò)展出通用的硬件接口并實現(xiàn)通訊和控制覆蓋；(3)嵌入式微處理器的功耗控制在較小的合理范圍可從根本上達(dá)到終端功能靈活配置、設(shè)備量產(chǎn)的低成本需求，具有較好的可預(yù)期的應(yīng)用前景。
[0045]可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)媒體話機(jī)終端核心處理器采用了ARM