Blackfin處理器及嵌入式mClinux在數據采集系統中的

前言

在數據采集系統中，數字處理是系統核心內容之一;然而隨著科技發展，越來越多的功能需求使得采集系統的外設也越來越復雜，外設通訊和驅動編寫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需求提供了一個良好的解決方案，能夠適應實際應用中對功能、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，提高了系統工作效能，大大降低了成本。同時，多線程的實時嵌入式操作系統也可增強采集系統的實時性、穩定性。對開發者來說， 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個數據采集通道、1個觸發通道、ADC轉換及存儲電路、DSP及FPGA控制部分組成，并包含有以太網、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。

信號從采集通道進入，經過信號調理電路進入ADC，被轉換后的數字信號即進入FPGA、DSP進行數字控制處理。經過DSP處理過的信號，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，為了使系統能夠開機自動從FLASH中啟動，設置BMODE為00，即從外部存儲器啟動。FPGA、片外SDRAM、FLASH，以及USB和液晶直接和BF531通過地址線、數據線相連。

系統中應用了TFT LCD液晶顯示模塊FG050605DNC，該LCD控制簡單，只有RGB每色5個共15個信號，以及數據使能、數據時鐘和行頻、場頻控制信號。LCD晶直接由DSP控制，DSP的Timer1、Timer2提供行、場頻信號，PPI口傳輸數據，由FPGA提供時鐘，配置mClinux開辟一塊 framebuffer作為顯示數據存儲區，配合Linux下的液晶驅動，即可工作。

軟件設計

由于DSP中運行的是基本上已經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層面，一個是對CPU的移植，一個是針對Board的移植。U-Boot中已經有大量可直接下載到某些開發板上的程序，為了減小工作量，可選一個最接近自己設計的開發板來進行修改。本設計中采用了stamp目標板。

具體如下：

(1) 拷貝board下面的文件夾stamp，重命名為mybf531，作為即將要修改配置的目標板。拷貝cpu下面的文件夾bf533，重命名為bf531，作為將要修改的cpu bf531。再將board和bf531文件夾中所有關于stamp板的文件名及包含頭文件等改為mybf531;將所有關于bf533的文件名及包含頭文件等改為bf531。注意文件間的依賴關系，確定是該添加文件還是修改文件，并記錄文件改動。

(2)Makefile文件

在u-boot根目錄下的makefile文件中添加bf531和mybf531的編譯規則，如下：

ifeq ($(CPU),bf531)

OBJS += cpu/$(CPU)/start1.o

OBJS += cpu/$(CPU)/interrupt.o

OBJS += cpu/$(CPU)/cache.o

OBJS += cpu/$(CPU)/cplbhdlr.o

OBJS += cpu/$(CPU)/cplbmgr.o

OBJS += cpu/$(CPU)/flush.o

OBJS += cpu/$(CPU)/init_sdram.o

endif

mybf531_config : unconfig

@./mkconfig $(@:_config=) blackfin bf531 mybf531

(3)include/configs/mybf531.h

板子的功能配置信息大都在include/configs/mybf531.h中，故拷貝stamp.h并修改其中的啟動信息和配置信息。重點修改部分如下：

時鐘信息：

#define CONFIG_CLKIN_HZ

11059200

#define CONFIG_VCO_MULT

36

#define CONFIG_SCLK_DIV

5

FLASH信息：

#define CFG_MAX

FLASH_SECT 67

#define CFG_ENV_ADDR

0x20004000

#define CFG_ENV_SIZE

0x2000

#define CFG_ENV_SECT_SIZE

0x2000

#define CFG_FLASH_ERASE_

TOUT 30000

#define CFG_FLASH_ERASE_

TOUT 30000

SDRAM信息：

#define CONFIG_MEM_SIZE

128

#define CONFIG_MEM_ADD_

WDTH 11

#define CONFIG_MEM_

MT48LC64M4A2FB_7E 1

其它配置信息

#define AMBCTL0VAL

0xBBC3BBC3

#define AMBCTL1VAL

0x99B39983

#define VDSP_ENTRY_ADDR

0xFFA00000

并將板子上不需要的功能的宏定義作相應設置。

(4)Board的移植

檢查board/mybf531/ 中所有文件，首先將board和cpu的相關stamp.h、stamp.c改為bf531.h和mybf531.c，并檢查其文件的設置、包含的頭文件和宏定義是否正確。在board/mybf531/config.mk中，找到

TEXT_BASE = 0x03FC0000

PLATFORM_CPPFLAGS += -I$(TOPDIR)

修改其中的TEXT_BASE值為SDRAM的最大地址與CFG_MONITOR_LEN之差。

(5)CPU的移植

檢查cpu/bf531/ 中所有文件，首先將board和cpu的相關stamp.h、stamp.c改為bf531.h和mybf531.c，并檢查其文件的設置、包含的頭文件和宏定義是否正確。

cpu/bf531/cpu.c文件的修改主要在于配置SDRAM頁的大小屬性，設置ICPLB、DCPLB、cache的狀態設置， icplb_table和dcplb_table和其相應屬性的修改。

(6)其它

在以下文件夾中找到下面函數，檢查并根據具體要求修改

init_IRQ() cpu/bf531/ints.c

flash_init() drivers/cfi_flash.c

env_init() common/env_flash.c

init_baudrate() lib_blackfin/board.c

serial_init() cpu/bf531/serial.c

console_init_f(); common/console.c

display_banner(); lib_blackfin/board.c

checkboard(); board/stamp/stamp.c

timer_init(); cpu/bf531/interrupts.c

至此，U-Boot的修改配置基本完成，重新編譯U-Boot代碼，將得到的u-boot.bin通過JTAG口下載到目標板，如果能夠通過串口輸出啟動信息，表明移植基本成功。其間仍需多次修改。移植成功后可相應對功能進行增刪。