基于SOPC的分布式干擾系統嵌入式網(wǎng)關(guān)設計
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2．2 SoPC的片上總線(xiàn)設計
受分布式干擾系統體積和電源能量的限制，其網(wǎng)絡(luò )通信必須采用猝發(fā)通信的方式，這就對嵌入式網(wǎng)關(guān)微處理器的處理能力提出了更高的要求。MicroBlaze微處理器的總線(xiàn)是其優(yōu)于其他同類(lèi)CPU的重要部分，每種總線(xiàn)都有鮮明的特點(diǎn)和明確的外設。只有合理使用不同的總線(xiàn)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)不同的外設，且正確地協(xié)調這些總線(xiàn)的工作，才能最大限度地發(fā)揮MicroBlaze的優(yōu)勢。因此，SoPC的片上總線(xiàn)設計是該系統設計的重點(diǎn)。
Xilinx以IBM CoreConnect總線(xiàn)通信鏈為嵌入式處理器的設計基礎，提供了豐富的接口資源，主要有處理器本地總線(xiàn)(Processor Local Bus，PLB)接口、高速的本地存儲器總線(xiàn)(LMB，Local Memory Bus)接口、快速單連接(Fast Simplex Link，FSL)主從設備接口、緩存鏈路(Xilinx Cache Link，Xilinx，XCL)接口。PLB總線(xiàn)可將外設IP核連接到Microblaze系統中，常用在速度要求不高的場(chǎng)合；LMB專(zhuān)門(mén)用于實(shí)現對片上的塊RAM的高速訪(fǎng)問(wèn)；XCL則用于實(shí)現對片外存儲器的高速訪(fǎng)問(wèn)。FSL是Microblaze處理器特有的一個(gè)基于FIFO的單向鏈路，可實(shí)現用戶(hù)自定義IP核與MicroBlaze內部通用寄存器的直接相連，一般用在傳輸速度要求較高的場(chǎng)合。
在本文設計的分布式干擾系統的嵌入式網(wǎng)關(guān)中，SysACE CF卡、中斷控制INTC、GPIO和串口UART與MieroBlaze處理器之間只進(jìn)行參數傳遞，對速度要求不高，因此使用PLB總線(xiàn)與MieroBlaze處理器和多端口內存控制器(Multi Port Memory Controller，MPMC)相連；MPMC與Mic-roBlaze處理器之間使用XCL相連。自定義IP核FFT輸出信號的頻譜數據，對傳輸速度要求很高，因此使用FSL總線(xiàn)與MicroBlaze內部通用寄存器直接相連。DDC輸出信號的時(shí)域數據，對傳輸速度要求最高；為滿(mǎn)足傳輸速度要求，本文參照以太網(wǎng)控制器Soft TEMAC開(kāi)發(fā)了XPS_LL_Exam-ple IP核，通過(guò)該IP核的LocalLink接口將信號的時(shí)域數據傳輸到MPMC中進(jìn)行處理。分布式干擾系統的嵌入式網(wǎng)關(guān)片上總線(xiàn)設計如圖2所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/150809.htm
2．3 SoPC的實(shí)現
本文設計的SoPC是利用Xilinx公司的嵌入式開(kāi)發(fā)套件(Embedded Development Kit，EDK)實(shí)現的。EDK集成了硬件平臺產(chǎn)生器、軟件平臺產(chǎn)生器、仿真模型生成器、軟件編譯器和軟件調試等工具。用戶(hù)使用EDK可以對硬件平臺進(jìn)行任意的添加和裁減，同時(shí)可以方便地添加自定義的IP核，極大地方便了開(kāi)發(fā)過(guò)程，提高設計效率。本文利用EDK實(shí)現圖2所示的各功能部件IP核的添加，并實(shí)現了IP核的地址分配和總線(xiàn)架構、外設接口的連接。
3 分布式干擾系統中嵌入式網(wǎng)關(guān)的軟件設計
分布式干擾系統中嵌入式網(wǎng)關(guān)的軟件包括嵌入式操作系統和網(wǎng)絡(luò )應用程序。EDK集成了軟件平臺產(chǎn)生器、軟件編譯器和軟件調試等工具，因此，軟件設計也在EDK進(jìn)行。
3．1 嵌入式操作系統的選用
嵌入式操作系統是嵌入式軟件技術(shù)的核心，介于嵌入式系統硬件和應用程序之間，負責調度并管理應用程序，完成對嵌入式系統硬件的控制和操作。嵌入式操作系統的選用主要考慮實(shí)時(shí)、高可靠、低功耗、可抑制性和兼容性、軟件開(kāi)發(fā)難易等因素。本文主要是對分布式干擾系統的網(wǎng)絡(luò )通信進(jìn)行技術(shù)驗證，因此選擇較為簡(jiǎn)單的Xilkernel操作系統。
Xilkernel是Xilinx公司提供的用于EDK系統的小型、模塊化的嵌入式操作系統。Xilkernel的內核完整，且占用CPU資源較少，運行速度快，是中小型設計的理想操作系統。Xilkernel本身不帶有文件處理系統和TCP／IP協(xié)議棧，但與LwIP庫和Treck協(xié)議棧具有良好的接口，加上文件系統支持庫LibXil MFS，可形成較為復雜的嵌入式操作系統。
首先，在EDK的軟件平臺設置中選擇Xilkernel，并選擇相應的文件系統和TCP／IP協(xié)議棧，本文選擇xilfatfs文件系統和lwip130協(xié)議棧。然后在操作系統和庫函數界面對操作系統進(jìn)行配置，主要進(jìn)行輸入／輸出、線(xiàn)程和計時(shí)器的設置。最后執行產(chǎn)生庫函數和BSPs文件，即可生成與嵌入式系統硬件平臺相匹配的嵌入式操作系統環(huán)境。
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