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(dòng)編寫成為一項(xiàng)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(gè)良好的解決方案，能夠適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用中對(duì)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(zhǎng)，提高了系統(tǒng)工作效能，大大降低了成本。同時(shí)，多線程的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)也可增強(qiáng)采集系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性。對(duì)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(tái)

本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由2個(gè)數(shù)據(jù)采集通道、1個(gè)觸發(fā)通道、ADC轉(zhuǎn)換及存儲(chǔ)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(tái)原理框圖如圖1所示。

信號(hào)從采集通道進(jìn)入，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)入ADC，被轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)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(hào)，可送至其它外設(shè)以顯示、存儲(chǔ)，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(jī)自動(dòng)從FLASH中啟動(dòng)，設(shè)置BMODE為00，即從外部存儲(chǔ)器啟動(dòng)。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(jiǎn)單，只有RGB每色5個(gè)共15個(gè)信號(hào)，以及數(shù)據(jù)使能、數(shù)據(jù)時(shí)鐘和行頻、場(chǎng)頻控制信號(hào)。LCD晶直接由DSP控制，DSP的Timer1、Timer2提供行、場(chǎng)頻信號(hào)，PPI口傳輸數(shù)據(jù)，由FPGA提供時(shí)鐘，配置mClinux開辟一塊framebuffer作為顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，配合Linux下的液晶驅(qū)動(dòng)，即可工作。

軟件設(shè)計(jì)

由于DSP中運(yùn)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(jì)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(gè)層面，一個(gè)是對(duì)CPU的移植，一個(gè)是針對(duì)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(gè)最接近自己設(shè)計(jì)的開發(fā)板來進(jìn)行修改。本設(shè)計(jì)中采用了stamp目標(biāo)板。