Blackfin處理器及嵌入式mClinux在數據采集系統中的應用

前言

在數據采集系統中，數字處理是系統核心內容之一;然而隨著(zhù)科技發(fā)展，越來(lái)越多的功能需求使得采集系統的外設也越來(lái)越復雜，外設通訊和驅動(dòng)編寫(xiě)成為一項復雜和繁瑣的工作。以應用為中心的嵌入式系統為此類(lèi)需求提供了一個(gè)良好的解決方案，能夠適應實(shí)際應用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗的嚴格要求。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(cháng)，提高了系統工作效能，大大降低了成本。同時(shí)，多線(xiàn)程的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統也可增強采集系統的實(shí)時(shí)性、穩定性。對開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)， Blackfin處理器和mClinux的結合很有吸引力。

系統結構及硬件平臺

本數據采集系統主要由2個(gè)數據采集通道、1個(gè)觸發(fā)通道、ADC轉換及存儲電路、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(guò)信號調理電路進(jìn)入ADC，被轉換后的數字信號即進(jìn)入FPGA、DSP進(jìn)行數字控制處理。經(jīng)過(guò)DSP處理過(guò)的信號，可送至其它外設以顯示、存儲，或通訊。

圖1 系統硬件原理框圖

BF531為系統的核心部分之一，供電電壓3.3V，內核電壓1.2V，為了使系統能夠開(kāi)機自動(dòng)從FLASH中啟動(dòng)，設置BMODE為00，即從外部存儲器啟動(dòng)。FPGA、片外SDRAM、flash，以及USB和液晶直接和BF531通過(guò)地址線(xiàn)、數據線(xiàn)相連。

系統中應用了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，以及數據使能、數據時(shí)鐘和行頻、場(chǎng)頻控制信號。LCD晶直接由DSP控制，DSP的Timer1、Timer2提供行、場(chǎng)頻信號，PPI口傳輸數據，由FPGA提供時(shí)鐘，配置mClinux開(kāi)辟一塊framebuffer作為顯示數據存儲區，配合Linux下的液晶驅動(dòng)，即可工作。

軟件設計

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

U-Boot的移植

U-Boot的移植主要分為兩個(gè)層面，一個(gè)是對CPU的移植，一個(gè)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(kāi)發(fā)板上的程序，為了減小工作量，可選一個(gè)最接近自己設計的開(kāi)發(fā)板來(lái)進(jìn)行修改。本設計中采用了stamp目標板。