Blackfin處理器及嵌入式mClinux在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

前言

在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，數(shù)字處理是系統(tǒng)核心內(nèi)容之一;然而隨著科技發(fā)展，越來越多的功能需求使得采集系統(tǒng)的外設(shè)也越來越復(fù)雜，外設(shè)通訊和驅(qū)動編寫成為一項復(fù)雜和繁瑣的工作。以應(yīng)用為中心的嵌入式系統(tǒng)為此類需求提供了一個良好的解決方案，能夠適應(yīng)實際應(yīng)用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗的嚴(yán)格要求。ADI公司的Blackfin系列處理器將嵌入式微控制器和DSP融為一體，取二者之長，提高了系統(tǒng)工作效能，大大降低了成本。同時，多線程的實時嵌入式操作系統(tǒng)也可增強采集系統(tǒng)的實時性、穩(wěn)定性。對開發(fā)者來說， Blackfin處理器和mClinux的結(jié)合很有吸引力。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件平臺

本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由2個數(shù)據(jù)采集通道、1個觸發(fā)通道、ADC轉(zhuǎn)換及存儲電路、DSP及FPGA控制部分組成，并包含有以太網(wǎng)、RS232接口、USB、TFT液晶顯示部分。系統(tǒng)硬件平臺原理框圖如圖1所示。

信號從采集通道進(jìn)入，經(jīng)過信號調(diào)理電路進(jìn)入ADC，被轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號即進(jìn)入FPGA、DSP進(jìn)行數(shù)字控制處理。經(jīng)過DSP處理過的信號，可送至其它外設(shè)以顯示、存儲，或通訊。

圖1 系統(tǒng)硬件原理框圖

BF531為系統(tǒng)的核心部分之一，供電電壓3.3V，內(nèi)核電壓1.2V，為了使系統(tǒng)能夠開機自動從FLASH中啟動，設(shè)置BMODE為00，即從外部存儲器啟動。FPGA、片外SDRAM、flash，以及USB和液晶直接和BF531通過地址線、數(shù)據(jù)線相連。

系統(tǒng)中應(yīng)用了TFT LCD液晶顯示模塊FG050605DNC，該LCD控制簡單，只有RGB每色5個共15個信號，以及數(shù)據(jù)使能、數(shù)據(jù)時鐘和行頻、場頻控制信號。LCD晶直接由DSP控制，DSP的Timer1、Timer2提供行、場頻信號，PPI口傳輸數(shù)據(jù)，由FPGA提供時鐘，配置mClinux開辟一塊framebuffer作為顯示數(shù)據(jù)存儲區(qū)，配合Linux下的液晶驅(qū)動，即可工作。

軟件設(shè)計

由于DSP中運行的是基本上已經(jīng)成熟的算法和控制流程，所以軟件設(shè)計的主要工作為在DSP中嵌入操作系統(tǒng)。

U-Boot的移植

U-Boot的移植主要分為兩個層面，一個是對CPU的移植，一個是針對Board的移植。U-Boot中已經(jīng)有大量可直接下載到某些開發(fā)板上的程序，為了減小工作量，可選一個最接近自己設(shè)計的開發(fā)板來進(jìn)行修改。本設(shè)計中采用了stamp目標(biāo)板。