嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 使用SBC和DSP

1 引言

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì) 功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其主要由嵌入式處理器、 相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成。使用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，不僅可以實(shí) 現(xiàn)硬件和軟件的集成優(yōu)化，而且具有多任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)化功能。基于嵌入式系統(tǒng)的以上優(yōu)點(diǎn)，針 對(duì)星圖識(shí)別大數(shù)據(jù)量、實(shí)時(shí)響應(yīng)速度和高可靠性等特征，以及方便以后的遠(yuǎn)程控制，本文提 出一種以SBC+DSP 為硬件平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)，并說(shuō)明其特征。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成和框圖

在星圖的識(shí)別系統(tǒng)中需要進(jìn)行大量的星圖數(shù)據(jù)的處理工作，并且需要存儲(chǔ)星表數(shù)據(jù)，利 用一般的嵌入式系統(tǒng)很難滿足其數(shù)據(jù)量和實(shí)時(shí)性的要求，為此提出一種帶數(shù)據(jù)處理模塊的嵌 入式系統(tǒng)，這樣不僅可以大大增強(qiáng)其數(shù)據(jù)處理能力，而且可以節(jié)省大量的系統(tǒng)資源，用于完 成其他的控制工作。SBC+DSP 嵌入式系統(tǒng)主要由單板電腦(SBC)和一些功能模塊組成，用 戶在系統(tǒng)提供的交互界面來(lái)完成對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)管理、控制工作。整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1 所示：

2.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了達(dá)到系統(tǒng)的性能要求，高數(shù)據(jù)處理能力、實(shí)時(shí)響應(yīng)能力、成本和可靠性，各子模塊 的硬件選擇分別如下。

SBC 系統(tǒng)采用研華的PCM-9375[3]，具有最大500 M 的CPU 頻率，支持多個(gè)串口通信 接口和USB2.0 通信接口；硬件平臺(tái)支持WinCE6.0 或Windows XPE 嵌入式操作系統(tǒng)，能夠 支持CF 卡啟動(dòng)；具有增強(qiáng)的IDE 總線接口和PC/104 外部擴(kuò)展接口。是一款高性價(jià)比、低 功耗無(wú)風(fēng)扇單板電腦，適合于大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境，并且具有高的系統(tǒng)可靠性。

DSP 子系統(tǒng)采用DM642，專用于數(shù)字媒體應(yīng)用的高性能32 位定點(diǎn)DSP，其工作主頻最 高可到720MHz，具有多路視頻輸入輸出口，能夠?qū)崿F(xiàn)與視頻信號(hào)的無(wú)縫連接。由于DSP 器件中采用的哈佛結(jié)構(gòu)[4]、多總線結(jié)構(gòu)和片內(nèi)DMA 電路與局部總線，使其能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的 并行操作，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和信息處理能力。

PC104 采集模塊采用中泰的PM516，具有模擬和數(shù)字兩種接口，模擬輸入部分：輸入 通道數(shù)：?jiǎn)味?2 路，雙端16 路；輸入信號(hào)范圍：0～10V，-5V～+5V；輸入精度：12Bit； 最大采樣頻率：75KHz。數(shù)字部分：電平方式為TTL，輸入、輸出通道數(shù)均為16 路。