優(yōu)化的嵌入式系統設計資源簡(jiǎn)化匯聚式處理器應用

　　當今的嵌入式應用已經(jīng)無(wú)處不在，全球每年生產(chǎn)數十億顆微處理器，其中大部分被廣泛應用于各類(lèi)嵌入式系統，從消費電子、通信終端及系統設備、工業(yè)控制、汽車(chē)電子系統到航空航天，無(wú)處不能看到嵌入式應用的身影。在硬件平臺方面微控制器以及數字信號處理器(DSP)產(chǎn)品無(wú)論從品牌、成本、功能特性方面選擇數以千計，您完全可以針對您的目標應用對成本、處理能力、功耗要求、集成度、開(kāi)發(fā)周期、技術(shù)難度等具體要求，精心選擇出最具綜合優(yōu)勢的硬件核心平臺。而在嵌入式操作系統方面，您同樣不再會(huì )有桌面應用中幾乎無(wú)可選擇的尷尬，無(wú)論是開(kāi)放源代碼的Linux陣營(yíng)的各種商業(yè)版本或免費版本，還是WinCE、vxWorks等“重量級”平臺，抑或針對特定應用優(yōu)化的如Windows Mobile、Symbian、Android等，您同樣可以為您的目標應用選擇一款最佳的操作系統軟件平臺。

　　嵌入式系統設計過(guò)程是軟硬件聯(lián)合協(xié)同開(kāi)發(fā)的過(guò)程，在進(jìn)行軟硬件平臺選擇評估時(shí)，單純地離開(kāi)硬件去評估操作系統或離開(kāi)操作系統評估硬件平臺都有失偏頗，特別是對于很多非通用處理器來(lái)說(shuō)尤其如此。當前很多嵌入式硬件平臺都提供了針對目標應用優(yōu)化的操作系統及軟件模塊資源，一些商業(yè)化的操作系統也針對主流的硬件平臺進(jìn)行了優(yōu)化設計，提供第三方優(yōu)化操作系統版本，這些資源對于嵌入式系統設計來(lái)說(shuō)具有重要的意義。本文將介紹一種獨特的嵌入式平臺核心處理器——匯聚式處理器Blackfin以及其主流的配套操作系統及相關(guān)資源。

　　基于Blackfin構建獨特的嵌入式平臺

　　匯聚式處理器Blackfin 基于由 ADI 和 Intel 公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的微信號架構(MSA)，它將一個(gè) 32 位 RISC 型指令集和雙 16 位乘法累加(MAC)信號處理功能與通用型微控制器所具有的易用性組合在一起。這種匯聚式處理能力的組合使得Blackfin處理器能夠在信號處理和控制處理應用中均發(fā)揮極佳的作用 —— 在許多應用中免除了增設單獨的異構處理器的必要，極大地簡(jiǎn)化了硬件和軟件設計。Blackfin處理器非常適合于滿(mǎn)足會(huì )聚能力起關(guān)鍵作用的嵌入式音頻、視頻和通信應用的計算要求和功耗約束條件，包括多格式音頻、視頻、語(yǔ)言和圖像處理，多模式基帶和分組處理，控制處理和實(shí)時(shí)安全性。正是這種獨特的系統架構、所具有的設計靈活性和可擴展性為Blackfin處理器贏(yíng)得了廣泛的適應性，例如數字家庭娛樂(lè )、網(wǎng)絡(luò )和流媒體、汽車(chē)遠程信息處理和信息娛樂(lè )、數字無(wú)線(xiàn)電，以及移動(dòng)電視終端。

　　目前，Blackfin 處理器在單內核產(chǎn)品中可提供高達 756MHz 的性能，還提供了低至 0.8V 的業(yè)界領(lǐng)先的功耗性能，對于滿(mǎn)足當今及未來(lái)的信號處理應用而言，這種高性能與低功耗的組合特征是必不可少的。Blackfin 處理器都為嵌入式系統設計提供了十分重要的特性及性能優(yōu)勢，包括：同時(shí)實(shí)現各種應用的高性能信號處理和高效控制處理能力;可確保產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間最小化的易用型混合 16/32 位指令集架構和開(kāi)發(fā)工具套件;豐富的嵌入式系統設計的軟件模塊資源和內置硬件資源(存儲器、PWM單元、廣泛的接口等);實(shí)現器件功耗模式與終端系統要求相適應的動(dòng)態(tài)電源管理能力。所有的 Blackfin 處理器均具有多個(gè)獨立的 DMA 控制器，這些控制器支持自動(dòng)數據傳輸，而所需的處理器內核開(kāi)銷(xiāo)極少。此外，Blackfin處理器具有豐富的存儲器配置，可以極大地方便嵌入式系統的應用開(kāi)發(fā)。以ADSP-BF51x系列為例，該處理器同時(shí)具有NOR閃存、NAND閃存、鐵電存儲(FRAM)、SDRAM，還提供了支持Lockbox安全技術(shù)的一次性可編程存儲器。

　　Blackfin 處理器架構還完全符合 SIMD 標準，并包括用于加速視頻和圖像處理的指令。該架構很適合于全信號處理/分析能力。 由于具有最佳代碼密度且只需進(jìn)行極少(或者完全不需要進(jìn)行)代碼優(yōu)化處理，因此可縮短產(chǎn)品的 面市時(shí)間，而不會(huì )遇到其他傳統處理器所常見(jiàn)的性能空間障礙。如今，在許多過(guò)去需要同時(shí)采用一個(gè)高性能信號處理器和一個(gè)單獨的高效控制處理器的應用中，只需采用一個(gè) Blackfin 處理器即可。這種好處極大地縮減了開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本，并最終加快了終端產(chǎn)品的面市進(jìn)程。此外，由于只需采用一組開(kāi)發(fā)工具，因而減少了系統設計工程師的初期費用和學(xué)習時(shí)間。

　　操作系統在Blackfin上的組織結構