论文研究-DSP Gateway应用于OMAP嵌入式平台的研究 .pdf

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DSP Gateway应用于OMAP嵌入式平台的研究,武江伟,张雪英,德州仪器公司(TI,Texas Instruments)推出的,采用非对称结构的嵌入式双核处理器开放式多媒体应用平台(OMAP,Open Multimedia Application Platfo
国武技论文在线 中套,用于双核相互发送消息和中断信号。邮箱寄存器为位,包含位的标志位, 位的命令和位的数据。邮箱命令可实现对的各种控制功能和字数据的交互 共享内存用于大数据量的高效传输,由处理器内部缓存( 实现其功能。 可置于内部存储器,也可置于映射到空间的外部存储器 定义了三种 ,分别是全局 私有 和系统 。全局 在任务运行期间是定长的,最大长度是 ,其长度和数日可在链接命令文件 中修改。私有 使用相对更灵活,可变长,但要求任务类犁必须为主动类型。系统 与邮箱机制配套,用于邮箱命令发送附加的数据。 本文中待处理数据长度不同,使用私有 。每个私有 有个字的页头 (),包括有效长度、同步字和数据体地址的信息。其结构如图所示。 有效长度 同步字 页头 数据体低位地址 数据休高位地址 数据体高位地址页休 图私有 结构 实用工具集 是 自带的实用控制工具集。可以完成诸如加载程序、控制 重启、配置、存储器映射等各种丰富的控制功能。它包含的控制命令非常多,本 文只介绍其中儿个常用的。 命令在程序廾始时使用,完成初始化、系统軋置和程序加载这些步骤。 命令与作用相反,在程序结束吋使用,释放分配的资源并刖除创建的设备文件。 命令在内部空间保留整块区域用于外部内存映射, 用于释 放这些空间 命令用于外部内存映射,用户可通过此命令扩展可用空间, 用于释放这些空间 架构下相关移植 支持及测试 本文采用启动较快的 版本, 是针对其的补丁文件, 其中包含了 驱动和一些针对 的特殊源码。 添加对 的支持须为内核打补丁,并在配貿内核时勾选“ 选项 运行 自带的测试程序 得到“ 的信息,说明 内核补丁已安装成功。 国武技论文在线 架构下移植规范 本实验程序在 环境下编写测试,全部用语言完成。程序分为端和 端两部分。端采用交叉工具链 编译,端安装 工只集用于编译及配置。 端使用传统的设备驱动接∏,普通的系统调用即可访问函数。对设各 文件的操作,等同于对的操作。 有五种设备接山,分别是任务设备、 任务监测设备、控制设备、错误检测设备和内存设备。调用用户务时,仅需访问相 应的任务设备。其它设备接口可以由用户任务调用访问,也可由动态加载器或 实用工具集调用访问。 本文中利用 调用内存设备,进行存储器映射配置。在用户仟务中,使用 仟务设备操作,由控制设备解决人小端不统一问题。 端的任务设备,为任务提供了接口,读写设备文件即可在双核间进行 数据传输。任务可以静态绑定到内核库,在[置完成时启动,也可由动态加 载器来加载。其相当丰富,木文主要用到 。其中 用来调用端相应任务,若在多任务环境中设备被多个进程访问时,需配合函数 进行锁定操作,以免发生错误 关闭端相应任务, 向发送数据, 从接收数据 控制设备在端主要提供控制函数,函数采用不同的参数,可 以实现重启、设置复位向量地址、读配置等各种控制功能。本文中主要用 于控制位数据字交换开关,以保证小端模式的和大端模式的 相可传输数据 时正确。 端编程规范 框架卜对编程有专门的结构要求,示例结构如图所示。 任务 名称 任务类型:主动块发送,主动块接收 成员函数 收到数据发送命令时启动 成员函数 收到数据请求命令时启动 成员函数 收到仟务控制命令时启动 仁务结构 内存映射信息 用户数据 图 任务结构实例 该数据结构置于 块中,其成员包括任务、名称、任务类型、成员函数、 结构、内存映射信息和用户数据 国武技论文在线 任务为初始化值,用户不能修改。任务名称必须为字节以内以“”结尾的字符 串。结构包括任务优先级、堆设置等信息。本文中并未使用结构、映射信息和用 户数据。用户数据使用静态数组代替其功能。 任务类型按不同的规则可以分为:主动和被动、发送和接收、字和块,块又分为系统块 和私有块。图所示的两种均为主动类型。任务类型的主动和被动,直接和程序结构有关。 图()中不等待请求便直接发送数据,若收到请求时两发送数据则为 被动。图()中发岀请求后端再发送数据,若不请求而直接发送 数据则为被动。任务类型中的发送和接收,都是相对来说的。 主动发送 主动接收 调用 调用 等待 返回=( 返回 图主动任务类型 端没有主函数,不是按顺序执行的。程序采用触发式,由端控制。成员函数 在端对任务有控制梁作时调用, 在端 端发送数据 时调用, 在端请求数据时调用。本文中向发送数据时类型为主动 发送,因此不使用 语音特征提取程序移植 语音特征提取 处理语音信号,需要选取合适的模型参数将语音信号量化 特征符合人耳的听觉 杋理,抗噪性能好。人耳中接收语音信号的主要器官是耳蜗,耳蜗中基底膜的不冋位置直接 反映着不同频率的语音信号,其频率跟语音信号峰值离基底膜的距离成反比。不同频率的信 号过零率不一样, 特征通过观察语音信号的过零次数来反映信号的频率特性。 国武技论文在线 第通道 第通道 滤波器组 第通道 过零检测器 峰值检测器→非线性/按, 第通道 图 语音特征提取原理框图 图是特征提取原理框图。该系统将信号滤波分为路,带通滤波器组参数不 同,用来仿真耳蜗基底膜。过零检测器、峰值检测器、非线性压缩部分则拟真耳蜗听觉神经 机理。频率接收器根据前端信号处珥结果,合成频率信息和强度信息。最后将路信号合 成为特征的完整输岀。ε提取的语音特征应用范围极其广泛,如语音识别、故障枍测等 架构下 特征提取程序设计 滤波器甲心频率、当前滤波器L 参数采集 参数接收 任务 交换开 组滤波器系 参数采集 参数接收 任务 语音数据采集 讦音数据接收 核心处理 问归一化 幅度炉花:循 环 任务三 结果接收 处理结果 结果保存 图 架构下 双核程序框图 任务数目最大为,本文使用三个任务亢成全部功能,如图。三个用户任 务,全部采用主动私有块接收、主动私有块发送类型 仟务一中接收个整型数,包括个滤波器中心频率,个当前帧滤波器时长 仟务二中接收共个浮点数,为×的滤波器系数。这两个仟务结构类似, 端打开任务时端触发 ,并在函数内发送邮箱命令 ,请求接收数据。 国武技论文在线 任务三循坏执行次。每次循坏接收组长度不的原始语音整型数据,提取完特征 后,将个浮点特征值发送给 并分文件保存。打开任务时端触发 并在函数内发送邮箱命令 请求接收数据 端发送数据后 端触发 ,在函数内调用特征提取算法。处理完成后结果发送给 并写入文本文件 循环操作,同样进行数据采集、发送、处理、返冋操作,直到个原始语音文件全部处理 完毕。 程序开始时利用 ,进行内核空间保留、内存映射、任务启动三项操作 端需要先打开控制设备,在程序运行过程中控制字交换开关,保证数据传输正确。 程序完成后,关闭设备文件,释放资源。 实验结果及分析 本文以语音识别原理为基础,在上编写完成了完整的语音识别程序。其中特征提取 采用征,训练和识别使用径向基(, )神经网络。语音库 采用的是韩语语音库,孤立词,人训练人识别,每词读三次。得到的识别率 证明提取的特征正确。程序将提取的组特征分文件保存。 接着以完成的特祉提取程序部分为基础,在 开发板上进行程序移植。 整个语音识别程序移植,由于L作量巨大,本文并未涉及。本文中只对特征提取部分 进行移植,米说明 应用于 嵌入式平台的可行性 表 语音特征提取结果值对比 表是对第一个原始语音文件 进行特征提取,其中一部分结果的对比示例。 从示例可以看出,在 平台上运行得到的结果,和环境中得到的结果,只是精度 不同。将全部Ⅹ对浮点数结果,在自编的比较程序中进行验证。若差值小于 则判定为正确,并返回正确率。实验结果表明,两种环境提取的特征完全一致。说明在 架构下 平台上,特征提取程序工作正常,特征提取结果正确 为外,本文将双核程序处理时间,与 单核运行时间进行了对比,表是一部分 结果对比小例。从表对比可以看出 双核在实时性方面也只有优势,这与双核的独 特协作机制是密不可分的 表 语音特征提取程序运行时间对比 匚语音长度() 单核() 「双核() 结论与展望 本文在详解析 架构的基础上,以此为框架在 平台上,实现 语音特征提取程序。与环境中原始程序结果进行了对比,证明了程序的正确性 并与 单核特征提取程序进行了比较,证明了程序的有效性。本文详尽说明了 框架下工作机理与编程结构,为嵌入式 平台引入了一种高效易行的应用方 国武技论文在线 案,为嵌入式系统廾发人员提供了可靠使捷的川发环境。 另外,为了最大限度的发挥 的优势,需要在程序结构与双核协调,以及算法与 资源优化等方面做进一步的工作,以使程序运行效率进一步提升。对基于 双核程序的优化方法的规范化总结,是今后工作的重点。 参考文献 彭启琮,杨鋉,潘晔开放式多媒体应用平台处理器的原理及应用北京:电子工业出版社, 潘涛涛,张正炳,夏振华 双核通信及其数字音频系统实现通信电声 李生笔,张雪英 在 平台的实现电脑开发与应用, 韦建威,孙俊杰双核道信软件在 上的应用研究计算机工程与设计,

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