基于SBC+DSP 的嵌入式系統設計與應用

　　嵌入式系統是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟硬件可裁剪、適應應用系統對 功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴格要求的專用計算機系統。其主要由嵌入式處理器、 相關支撐硬件、嵌入式操作系統及應用軟件系統等組成。使用嵌入式系統技術，不僅可以實 現硬件和軟件的集成優化，而且具有多任務和網絡化功能。基于嵌入式系統的以上優點，針 對星圖識別大數據量、實時響應速度和高可靠性等特征，以及方便以后的遠程控制，本文提 出一種以SBC+DSP 為硬件平臺的嵌入式系統，并說明其特征。

　　2 系統設計

　　2.1 系統構成和框圖

　　在星圖的識別系統中需要進行大量的星圖數據的處理工作，并且需要存儲星表數據，利 用一般的嵌入式系統很難滿足其數據量和實時性的要求，為此提出一種帶數據處理模塊的嵌 入式系統，這樣不僅可以大大增強其數據處理能力，而且可以節省大量的系統資源，用于完 成其他的控制工作。SBC+DSP 嵌入式系統主要由單板電腦(SBC)和一些功能模塊組成，用 戶在系統提供的交互界面來完成對整個控制系統管理、控制工作。整個系統的構成如圖1 所示：

　　2.2 系統硬件結構設計

　　為了達到系統的性能要求，高數據處理能力、實時響應能力、成本和可靠性，各子模塊 的硬件選擇分別如下。

　　SBC 系統采用研華的PCM-9375[3]，具有最大500 M 的CPU 頻率，支持多個串口通信 接口和USB2.0 通信接口；硬件平臺支持WinCE6.0 或Windows XPE 嵌入式操作系統，能夠 支持CF 卡啟動；具有增強的IDE 總線接口和PC/104 外部擴展接口。是一款高性價比、低 功耗無風扇單板電腦，適合于大多數嵌入式系統的應用環境，并且具有高的系統可靠性。

　　DSP 子系統采用DM642，專用于數字媒體應用的高性能32 位定點DSP，其工作主頻最 高可到720MHz，具有多路視頻輸入輸出口，能夠實現與視頻信號的無縫連接。由于DSP 器件中采用的哈佛結構[4]、多總線結構和片內DMA 電路與局部總線，使其能夠實現數據的 并行操作，具有強大的數據和信息處理能力。

　　PC104 采集模塊采用中泰的PM516，具有模擬和數字兩種接口，模擬輸入部分：輸入 通道數：單端32 路，雙端16 路；輸入信號范圍：0～10V，-5V～+5V；輸入精度：12Bit； 最大采樣頻率：75KHz。數字部分：電平方式為TTL，輸入、輸出通道數均為16 路。

　　2.3 SBC+DSP 系統優點

　　DSP 采用改進的哈佛結構，具有獨立的程序和數據空間，允許同時存取程序和數據，由于其高速的數據處理能力被廣泛地應用于圖像處理領域，但是單獨的DSP 系統不能夠提供友好的人機交互界面。嵌入式單板電腦雖然具有豐富的外部擴展接口和友好的人機界面，但其系統資源有限，不適合進行大量的數據處理操作。為了使系統滿足這兩方面的功能，本系統將兩者結合起來，現實優勢互補。主要特點如下：

　　1）整個系統采用了分布式的控制原理，將各個功能模塊單獨“隔離”，使每個模塊都能夠單獨工作，但同時又能夠完成集中獲取數據、集中管理和集中控制的目的。這種控制方式大大改善系統的可靠性。

　　2）從圖1 可以看出，DSP 子系統可以作為一個獨立的高速數據處理系統，這個高速數據處理系統本身具有數據處理、可編程開發的特點。DSP 系統主要是完成圖像數據的采集，并進行濾波、信息提取和識別等算法處理，然后將獲取的有用數據通過相應的接口傳遞給主系統。這種系統結構模式充分利用DSP 系統強大的數據處理功能和SBC 嵌入式操作系統的管理、操作以及遠程通信功能。

　　3）其將通用操作系統與實時操作系統的特點相結合，嵌入式計算機系統與專用信號處理器相結合。軟硬件相輔相成集中統一地完成設備控制與信號處理，使整個系統的性能與可靠性得到進一步提高。

　　4）SBC 系統安裝windows XPE 嵌入式系統，它是windows XP profession 的組件化版本，其界面于普通的XP 系統沒有差別，使其更適合大多數windows 用戶的習慣。