基于DSP的嵌入式文件系统的设计与实现

第２７卷第ｌ７期　

ＶＯ１．２７　ＮＯ．１７　计算机工程与设计　

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　２００６年９月　

Ｓｅｐｔ．２００６　

基于ＤＳＰ的ＡＲＩＮＣ　４２９　嵌入式智能接口板硬件　

设计与实现　

韩　冲，　翟正军，　羊天德，　薛丈琪　

（西北工业大学计算机学院，陕西西安７ｌ００７２）　

摘　要：介绍了一种基于ＩＳＡ接口的航空总线ＡＲＩＮＣ４２９接口板的实现方案。其中，用ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０Ｆ２０６作为板卡的嵌　

入式ＣＰＵ，有效地提高了板卡的执行速度，简化了外围电路的设计。译码、控制和中断逻辑周Ａｌｔｅｒａ公司的ＣＰＬＤ实现，提高　

了板卡的集成度。实验表明：该板卡满足高速ＡＲＩＮＣ　４２９数据传输要求，有执行速度快、集成度高、体积小、可靠性好等优点。　

关键词：嵌入式：４２９总线；ＴＭＳ３２０Ｆ２０６；ＣＰＬＤ；接口　

中图法分类号：ＴＰ３６８．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—７０２４（２００６）１７－３ｌ３３—０３　

Ｄｅｓｉ‘ｇｎ　ａｎｄ　ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｍｂｅｄｅｄ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｃａｒｄ　ｏｆ　ＡＲＩＮＣ　４２９　ｂｕｓ　

ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＳＰ　

ＨＡＮ　Ｃｈｏｎｇ，　ＺＨＡＩ　Ｚｈｅｎｇ－ｊｕｎ，　ＹＡＮＧ　Ｔｉａｎ—ｄｅ，ＸＵＥ　Ｗｅｎ—ｑｉ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｍ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ　７　１　００７２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｃａｒｄ　ｏｆ　ＡＲＩＮＣ　４２９　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＩＳＡ　ｂｕｓ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｓｃｈｅｍｅ，ＴＭＳ３２０Ｆ２０６　ｏｆ　

ＴＩ　ｃｏｍｐａｎｙ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ＣＰＵ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｃａｒｄ．Ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍｉｎｇ　ｓｐｅｅｄ　ｉｓ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｐｅｒｉｐｈｅｒｙ　ｃｉｒｃｕｉｔ　

第２９卷第２期　２００６年４月　电子测量技术　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ　ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ　ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ　

基于ＤＳＰ和ＡＲＭ的嵌入式多媒体　通信终端的设计与实现　王　健　陈启关　章　德　（南京大学南京２１００９３）　摘要：描述了一种基于媒体处理芯片ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２和嵌入式处理器ＣＰＵ　ＡＴ９１ＲＭ９２００的多媒体通信终端　的设计。首先提出了系统组成与功能结构，着重探讨了系统通信控制单元、媒体处理单元，以及双处理器接口　的设计与实现，文中还介绍了系统软件结构。　关键词：嵌入式系统多媒体终端ＤＳＰ　ＡＲＭ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＳＰ　ａｎｄ　ＡＲＭ　Ｗａｎｇ　Ｊｉａｎ　Ｃｈｅｎ　Ｑｉｍｅｉ　Ｚｈａｎｇ　Ｄｅ　（Ｎａｍｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｍｉｎｇ，２１００９３）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｔｅｒｍｉｎａｌ，ｗｈｉｃｈ　ｕｓｅｓ　ｍｅｄｉａ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ　ｃｈｉｐ　ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２　ａｎｄ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ＣＰＵ　ＡＴ９　１ＲＭ９２００，ｉｓ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｆｉｒｓｔｌｙ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｕｎｉｔ，ｍｅｄｉａ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｕｎｉｔ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｄｕａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ　ａｒｅ　ｆｏｃｕｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ，ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　ｔｅｒｍｉｎａｌ，ＤＳＰ，ＡＲＭ．　０　引　言　２硬件设计　随着信息时代的到来，只提供单一语音或数据　服务的通信系统已不能满足人们的需求。因此，与　视频通信相关的服务备受人们的关注。集视频、语　音和数据于一体的多媒体通信成为了信息交流的一　种重要方法。本文提出了一种基于ＡＴ９１ＲＭ９２００　和ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２的嵌入式多媒体通信终端的设　计与实现，其特点是具有极强的多媒体数据处理和　网络交互能力、灵活的系统扩展性，以及简便的可　升级性。　１　方案设计　嵌入式多媒体通信终端的系统结构如图１所　示，设计采用ＲＩＳＣ＋ＤＳＰ的双核架构，在性能和　功能方面均具有优势。系统主要由两部分组成：以　ＳｏＣ嵌入式ＲＩＳＣ芯片为核心的通信控制单元和以　数字信号处理芯片ＤＳＰ为核心的媒体处理单元。　其中，通信控制单元负责压缩码流的网络通信和多　种接口控制，包括网络接口、低速串行接口、面板　控制接口以及存储接口等；媒体处理单元则负责完　成音频、视频等媒体数据编解码的双向处理。　・　５６　・　２．１通信控制单元的设计　通信控制单元采用基于ＡＲＭ９２０Ｔ内核的３２　位ＲＩＳＣ控制器ＡＴ９１ＲＭ９２００￣　。ＡＴ９１ＲＭ９２００　片内集成了丰富的外围部件，主要由外部总线接口　ＥＢＩ、ＵＳＢ２．０主从端口、以太网ｌｏ／１ＯＯＭ　ＭＡＣ　接口、多媒体卡接口ＭＣＩ、同步串行控制ＳＳＣ、　通用同步／异步收发器ＵＡＲＴ、串行外围接口ＳＰＩ、　两线接口ＴｗＩ以及中断控制器ＡＩＣ等部分组成。　通信控制单元中，Ｆｌａｓｈ用来存放嵌入式操作　系统，程序在ＳＤＲＡＭ运行。ＲＩＳＣ控制器通过　ＵＡＲＴ模块结合串口接口器件，实现红外遥控和　数据程序应用；通过ＳＰＩ接口扩展面板控制和图形　界面；结合物理层芯片，可实现ｌｏ／１００Ｍ自适应　网络接口；利用ＥＢＩ接口，可连接ＳＤ／ＭＭＣ等多　种外部存储器。　２．２媒体处理单元的设计　媒体处理单元采用数字媒体处理芯片　基金项目：交通部重大科研攻关项目（交科教发［２００４］５４８号）　江苏省交通科学研究计划项目（０３ｘ００３）

科技信息2008年第27期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION

1.引言温湿度控制已被广泛应用于纺织工业、林业、化工、以及各种机房中,传统温湿度控制多采用现场总线技术,传输速率低,兼容性差,价格昂贵。嵌入式远程监控系统是信息网络与工业控制网络结合的产物,与传统的各种监控系统相比具有巨大的优势,一方面实现了远程监控,另一方面也具有高速的数据传输与处理能力(10MB/s)。并且随着网络技术的发展,嵌入式网络也会得到飞速发展。本文采用TMS320LF2407控制网卡芯片,同时设计简化的嵌入式TCP/IP协议,将其应用于温湿度监控系统中。2.系统设计TMS320LF2407A在TI公司的多款DSP芯片中具有很高的性价比,同时十分适合控制领域,执行速度达40MIPS,指令周期缩短到25ns,内置32K字的FLASH程序存储器,2.5K字的数据存储器,同时可扩展外部64K字程序存储器,64K字数据存储器和64K字I/O寻址空间,非常适合处理TCP/IP协议[1]。RTL8019AS是台湾Realtek公司生产的以太网控制器,兼容NE2000的l0MbpsISA总线接口,支持8/16位数据总线,内置16KB的SRAM,全双工方式下收发可同时达l0Mbps,支持AUI、UTP和BNC自动检测[2]。系统构成如图1所示。图1系统框图Fig.1Configurationofthesystem本系统主要部分是以DSP和RTL8019AS为核心的网络传输系统,RTL8019AS与DSP之间通过5V—3.3V双向电平转换芯片74LVC16245A实现数据总线连接,同时提供RS232接口和AD采样接口。RS232接口模块采用MAX232A和电平转换芯片74LVTH245A实现和DSP串口的连接,DSP通过RS232接口和现场设备连接实现数据的传递。现场测量仪表测得的信号通过AD信号处理电路后送入DSP的AD口,采用过采样技术,即以更高的采样频率对输入信号进行采样,将采样数据经数字低通滤波处理后,再通过抽取来降低采样频率的技术。使用RM芯片Y扩展外部数据存储器以便于对数据的实时处理。接收的数据和网卡的地址参数存储在EEPROM中,EEPROM采用X25650。电源模块采用TPS7333Q实现5V到3.3V的转换。在软件实现上,嵌入式TCP/IP的实现采用查询方式,保证了系统的实时性,串口部分采用中断方式。以下将着重介绍嵌入式TCP/IP的实现。3.基于DSP的嵌入式TCP/IP实现3.1以太网接口设计RTL8019AS的内部RAM是一块双端口的16K字节的RAM,有两套总线连结到该RAM,一套是网卡控制器读/写网卡上的RAM,又叫本地DMA。另一套是DSP读/写网卡上的RAM,又叫远程DMA。本地DMA完成控制器与网线的数据交换,远程DMA负责DSP和RAM间的数据传输,DSP收发数据只需对远程DMA操作。当DSP要向网上发送数据时,先将一帧数据通过远程DMA通道送到RTL8019AS中的发送缓存区,然后发出传送命令。RTL8019AS在完成了上一帧的发送后,再完成此帧的发送。RTL8019AS接收到的数据通过MAC比较、CRC校验后,由FIFO存到接收缓冲区,收满一帧后,以中断或寄存器标志的方式通知DSP[3]。以太网接口电路如图2所示。图2以太网接口电路Fig.2Circuitoftheethernetinterface主机通过命令寄存器(CR)中的PS0,PS1位来寻址不同的页,通过32个I/O口地址来寻址页内寄存器。本次设计系统用DSP的低5位地址A0~A4,寻址32个地址空间,相对于8019AS内部寄存器和存储器的读写地址为00H~1FH,对这32个地址的读写操作就完成了对8019AS的所有寄存器和DMA端口以及复位端口的读写操作。该电路设计采用了跳线方式,将65脚JP接高电平。当系统上电复位后,在RSTDRV下降沿8019AS将读入各个跳线引脚的状态写入到系统配置寄存器中作为系统默认的初始配置。IOS0~IOS3(脚81,,,5)是IO基地址选择,用于选择IO口的起始地址,使其全部置低电平,则起始地址为3。复位时命令寄存器(R)的IO地址的基于DSP的嵌入式远程监控系统研究与设计于跃安志勇张光伟(长春理工大学光电工程学院吉林长春130022)【摘要】针对远程监控系统的要求,介绍了一种有效,低成本的嵌入式远程监控系统。通过深入研究四层TCP/IP协议,设计了基于DSP的嵌入式TCP/IP协议,实现TMS320LF2407和网卡芯片RTL8019AS的数据传输,传输速率高达10MB/s,在保证数据传输可靠性的同时提高了实时性。采用过采样技术提高了DSP对信号采样的精度。所设计的系统实现了对现场设备的远程监控。【关键词】DSP;嵌入式系统;以太网;TCP/IP;RTL8019AS;远程监控ResearchandDesignoftheEmbeddedRemoteMonitorSystemBasedonDSPYUYueANZhi-yongZHANGGuang-wei(ChangchunUniversityofscienceandtechnology,Changchun130022,china)【Abstract】Thekeyoftheembeddedremotemonitorsystemistheremotecommunication.ThispaperintroducesamethodoftheembeddedremotemonitorsystemanddesignstheembeddedTCP/IPprotocolbyresearchingTCP/IPprotocol.ThemethodrealizesthecommunicationbetweentheDSPandtheNetworkInformationCenter,andtheremotemonitoractionofthelocalinstrument.Thespeedishigherthanthetraditionalmethod,andthesystemisdependable.OversamplingTechniquesisusedinthesystem,theprecisionofthesystemishigh.【Keywords】DSP;embeddedsystem;Ethernet;TCP/IP;RTL8019AS;remotemonitor○IT技术论坛○

第３１卷第３期　２０１２年６月　兰州交通大学学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ＶｏＬ　３１　Ｎｏ．３　Ｊｕｎｅ　２０１２　

文章编号：１００１—４３７３（２０１２）０３—０１３８—０４　

ＡＲＭ加ＤＳＰ嵌入式双架构系统的设计与实现　

赵晶，王新楼　

（兰州交通大学电子与信息工程学院，甘肃兰州７３００７０）　

摘要：在￥３Ｃ２４４０Ａ与￥３２０Ｃ６４１６Ｔ芯片为处理核心的基础上，提出了一种基于ＡＲＭ加ＤＳＰ双架构系统的软硬　件解决方案，为嵌入式信号处理提供了新的设计理念和实现方法，基于此系统可以扩展开发出其他各种复杂的信　号处理系统，为嵌入式信号处理的开发，提供了一种可借鉴的方法．　关键词：数字信号处理；嵌入式系统；ＨＰＩ接口　中图分类号：ＴＮ９１　文献标志码：Ａ　

随着嵌入式技术的迅速发展，越来越多的信号　

处理问题正在向嵌入式系统方向迅速发展；ＡＲＭ　处理器的高可靠性，丰富的外围接口，友好的图形用　

户界面，适合应用在控制领域．ＤＳＰ处理器具有专　门的硬件乘法器，适合大运算量的信号处理，但它在　

控制方面的不足，约束了信号处理的发展．为了满足　复杂的应用处理需要，单核芯片的产品已经无法实　

现多功能的要求，多核芯片的设计成为未来的趋　势．尽管目前出现一些双核系统，如ＴＩ公司的开放　

式多媒体应用程序平台（ＯＭＡＰ，Ｏｐｅｎ　Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｐｌａｔｆｏｒｍ）是ＴＩ公司推出的专门为支　

持第３代（３Ｇ）无线终端应用而设计的应用处理器　体系结构，但这类芯片价格昂贵，不适合完成某些特　

定专业领域的处理．为了适合用户自己的应用需求，　研究基于ＡＲＭ加ＤＳＰ双处理器的架构，能充分的　发挥两种处理器的长处，能很好得适用于嵌入式　

ＤＳＰ信号处理系统．这种结合不仅能高效地处理各　种信号，还能运行ＩＡｎｕｘ、Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＣＥ等嵌入式操　

作系统来实现高效地控制，具有极大的应用前景．