嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)。早期的嵌入式系統(tǒng)硬件核心是各種類型的8位和16位單片機;而近年來32位處理器以其高性能、低價格,得到了廣泛的應用。近年來,又出現(xiàn)了另一類數(shù)據(jù)密集處理型芯片DSP。DSP由于其特殊的結(jié)構(gòu)、專門的硬件乘法器和特殊的指令,使其能快速地實現(xiàn)各種數(shù)字信號處理及滿足各種高實時性要求。隨著現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)的復雜度越來越高,操作系統(tǒng)已成為嵌入式系統(tǒng)不可缺少的部分。免費的嵌入式操作系統(tǒng),如 Linux等,隨著自身不斷的改善,得到了飛速的發(fā)展。Linux是一個免費的、強大的、可信賴的、具有可伸縮性與擴充性的操作系統(tǒng)。Linux實現(xiàn)了許多現(xiàn)代化操作系統(tǒng)的理論,并且支持完整的硬件驅(qū)動程序、網(wǎng)絡通信協(xié)議與多處理器的架構(gòu),其源碼的公開更有利于操作系統(tǒng)嵌入式應用。

基于上述分析,筆者開發(fā)了基于ARM和DSP芯片的雙核嵌入式系統(tǒng)。系統(tǒng)充分利用了ARM和DSP的各自特點,既可以使用ARM和DSP芯片進行協(xié)同開發(fā),也可以利用ARM或DSP進行獨立開發(fā)。操作系統(tǒng)選用了Linux,以利于充分發(fā)揮系統(tǒng)的效能。

1 系統(tǒng)的總體設計

由于ARM芯片的控制性能較強,在嵌入式系統(tǒng)中ARM主要用于控制和少量的數(shù)據(jù)處理。這樣,一方面要求CPU要低功耗和有足夠的時鐘頻率來運行操作系統(tǒng),以滿足便攜式的要求;另一方面也要求其有足夠種類的接口,以利于性能的擴展。基于以上考慮,在開發(fā)平臺中選用HY7202作為CPU。

DSP作為數(shù)據(jù)運算部分,可以充分發(fā)揮其對數(shù)字信號處理的獨特優(yōu)勢。TI公司的C54xx系列16位定點DSP以其高性價比普遍應用于各類通信、便攜式應用當中?？紤]到對數(shù)字視頻和數(shù)字圖像等大數(shù)據(jù)吞吐量應用場合的處理要求,選用TI公司的TMS320C5416芯片。其時鐘頻率最高可達到 206 MHz,系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

系統(tǒng)軟件平臺結(jié)構(gòu)如圖2所示,軟件平臺分ARM部分和DSP部分,以及ARM和DSP的接口軟件設計部分。ARM部分以Hynix公司PATCH的ARM Linux Version 2.4.18為操作系統(tǒng),并在此基礎之上移植Linux標準庫GLIBC、LIBJPG、LIBPNG、IMLIB、LIBWWW、LIBFLASH及漢字庫。圖形界面以Microwindows 0.9及其控件庫FLNX提供嵌入式圖形界面平臺。系統(tǒng)平臺具有強大的網(wǎng)絡通信功能,通過平臺WEBSERVER、FTP、TELNET、INETD等網(wǎng)絡工具和應用程序能方便地開發(fā)基于Internet的網(wǎng)絡終端、遠程控制、遠程數(shù)據(jù)采集、遠程數(shù)據(jù)處理產(chǎn)品。在應用程序?qū)由?系統(tǒng)平臺集成窗口管理程序, 全中文化網(wǎng)絡瀏覽器(支持HTML、XML),Flash播放器(支持Flash4、Flash5、Flash6),文本編輯器,游戲等用于PDA開發(fā), 機頂盒上網(wǎng)解決方案,以及可用于嵌入式數(shù)據(jù)采集、處理的虛擬示波器等。