Blackfin處理器的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用概述

在現(xiàn)代家庭智能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，應(yīng)用本身將覆蓋局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和個人網(wǎng)三種網(wǎng)絡(luò)類型，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型包括視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、語音數(shù)據(jù)以及控制命令等其他數(shù)據(jù)。通過網(wǎng)絡(luò)的連接，人們可以在家中通過廣域網(wǎng)接收外面的數(shù)據(jù)類型，也可以通過lan來控制和連接所有房間中支持網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，而不同網(wǎng)絡(luò)之間的通信和傳輸需要遵循同一個通訊模型——osi模型。

osi開放系統(tǒng)參考模型將網(wǎng)絡(luò)傳輸為分七層，自底向上依次分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層，不同類型的層會支持不同類型的應(yīng)用內(nèi)容或者協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。圖1給出了嵌入式處理器如何實現(xiàn)上述這種七層的模型。在一個嵌入式網(wǎng)絡(luò)處理器中，包括mac和phy部分，它們對應(yīng)著物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；而在其上運行的通用軟件模塊如tcp/ip協(xié)議棧，則對應(yīng)著網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層；而運行在協(xié)議棧上層更高級的應(yīng)用例如http、ftp，則對應(yīng)著會話層、表示層和應(yīng)用層。

對于嵌入式網(wǎng)絡(luò)處理器，需要滿足兩點應(yīng)用上的要求。第一，與外部網(wǎng)絡(luò)芯片組的連接必須簡單易行。第二，能夠高效地運行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。另外，對于產(chǎn)品級設(shè)計還需要考慮成本、功耗等其他因素。

blackfin處理器內(nèi)核架構(gòu)

blackfin產(chǎn)品均具有先進的處理器架構(gòu)，無論是操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，還是視頻/音頻算法程序，都可以高效地完成。blackfin處理器是adi公司和intel公司在1999年合作設(shè)計的具有創(chuàng)新架構(gòu)的新型處理器。它的功能不局限于傳統(tǒng)意義上的數(shù)字信號處理器+增強的指令集，也不僅僅是一款加入特殊運算單元的處理器。實際上，blackfin處理器內(nèi)核將傳統(tǒng)dsp和微控制器的優(yōu)點融為一體，因此它的架構(gòu)兼顧事件控制以及純算法運算處理功能，并且能夠達(dá)到很高的性能。如圖2所示，對于當(dāng)前流行的嵌入式應(yīng)用，mcu+dsp的系統(tǒng)架構(gòu)，單片blackfin處理器均可勝任。

blackfin處理器應(yīng)用實例

以adsp-bf536/537處理器為例，它們是增強了外設(shè)接口的bf531/532/533處理器的擴展產(chǎn)品，外設(shè)方面它增加了具有增強性dma子系統(tǒng)的10~100m以太網(wǎng)mac，增加了具有32個郵箱的can 2.0b控制器等功能，它們支持與片外同步/異步存儲器的無縫連接。
以下給出了bf536/537在三個不同領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用例子。

實例一： 可視電話

如圖3所示，這是一個使用bf561處理器實現(xiàn)視頻電話的參考設(shè)計系統(tǒng)框圖。其中的bf561是單個芯片，但內(nèi)部有兩個對等的bf533內(nèi)核，它可以通過外部通用總線單元ebiu和網(wǎng)絡(luò)控制芯片連接。以太網(wǎng)控制芯片為lan91c111，它也可以連接wlan等無線網(wǎng)絡(luò)控制芯片，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)連接功能。bf561可以負(fù)責(zé)操作系統(tǒng)事件調(diào)度以及視音頻的同步處理。另外，它通用異步接口支持紅外線傳輸協(xié)議。

在硬件方面，它支持麥克風(fēng)輸入，4~8khz的采樣率。視頻格式支持ntsc、pal、s-video。數(shù)據(jù)通信接口為以太網(wǎng)口和串行口。在軟件方面，它支持g.711、g.723、g.729和aec回波抵消等協(xié)議，視頻支持h.263/h.264算法，多種分辨率，支持多種通信協(xié)議，操作系統(tǒng)為uclinux。

實例二：電力線監(jiān)控設(shè)備

如圖4所示，這是一個電力線監(jiān)控設(shè)備參考設(shè)計框圖。它使用了bf536/537處理器，外接phy實現(xiàn)控制的網(wǎng)絡(luò)控制芯片。前端波形采集一般是電壓和電流兩路采集，經(jīng)過低通濾波器、放大器，得到模擬的dc分量后，經(jīng)過adc轉(zhuǎn)化成數(shù)字分量后，傳輸給blackfin處理器作fft等波形處理，處理結(jié)果根據(jù)應(yīng)用可以通過不同的網(wǎng)絡(luò)傳送出去，如以太網(wǎng)或者光網(wǎng)絡(luò)或者can總線。同樣，通過外界rs232驅(qū)動芯片還可以實現(xiàn)板級的數(shù)據(jù)交換。

實例三：網(wǎng)絡(luò)攝像頭

如圖5所示，這同樣是采用了bf537處理器外接phy實現(xiàn)控制的網(wǎng)絡(luò)控制芯片，通過spi外接802.11控制芯片來實現(xiàn)wi-fi無線網(wǎng)絡(luò)功能；通過外設(shè)接口，bf537接收音頻和視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)過bf537處理后，通過有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。另外，處理器還可以通過uart和gpio接口來發(fā)送控制信號，或者接收外部的傳感器信號進行處理。網(wǎng)絡(luò)攝像頭的功能包括可編的視頻分辨率，支持motion jpeg和mpeg-4視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，g.711音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，可配置的數(shù)據(jù)帶寬以及幀率等。

如何基于blackfin處理器開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

adi公司提供豐富的基于blackfin處理器的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方案，不同的方案對應(yīng)不同的產(chǎn)品特性、上市時間、成本等考慮因素，用戶可以根據(jù)自身應(yīng)用情況合理選擇。圖6給出兩類低成本的方案（a類/b類）。其中a類不僅需要網(wǎng)絡(luò)支持，還需要文件系統(tǒng)等更多的資源。b類應(yīng)用是一種相對較為簡單的應(yīng)用，不需要操作系統(tǒng)提供眾多的資源。

a類應(yīng)用具有多個不同優(yōu)先級的任務(wù)以不同的速率執(zhí)行，這樣的任務(wù)可以包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、用戶控制界面以及協(xié)議管理等，一般需要考慮使用操作系統(tǒng)來簡化管理過程。b類應(yīng)用只有幾個簡單的任務(wù)在執(zhí)行，不需要非常頻繁和復(fù)雜的任務(wù)調(diào)度，一般不需要使用操作系統(tǒng)。
由以上看出，使用blackfin處理器以及adi公司提供的工具和資源進行設(shè)計和開發(fā)是非常容易和便利的，通過減小設(shè)計難度和縮短研發(fā)周期，可以有效地縮短產(chǎn)品的面市時間，從而為客戶贏取更多市場優(yōu)勢。

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