作者：湖南師范大學(xué) 劉斌 李仲陽

        引 言

        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(yīng)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(fù)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(luò)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(yīng)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(shè)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�；谝陨峡紤]，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(yīng)用于各類通信、便攜式應(yīng)用當(dāng)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(yīng)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(shè)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(chǔ)之上移植Linux標(biāo)準(zhǔn)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(luò)通信功能，通過平臺WEBSERVER、FTP、TELNET、INETD等網(wǎng)絡(luò)工具和應(yīng)用程序能方便地開發(fā)基于Internet的網(wǎng)絡(luò)終端、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理產(chǎn)品。在應(yīng)用程序?qū)由希到y(tǒng)平臺集成窗口管理程序，全中文化網(wǎng)絡(luò)瀏覽器(支持HTML、XML)，F(xiàn)lash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。

        DSP部分通過提供完整的HPI驅(qū)動程序(DSP部分)及通信協(xié)議，通過增加相應(yīng)數(shù)據(jù)處理程控制算法程序，利用HPI并行接口與主機ARM通信進行數(shù)據(jù)交換，可用于各種實時處理，控制領(lǐng)域。

        此外，DSP和ARM可以各自作為獨立的系統(tǒng)使用，它們均有完整的子系統(tǒng)軟件。子系統(tǒng)之間聯(lián)系的核心是DSP器件本身帶有的HPI接口。

        2 ARM和DSP的通信接口設(shè)計

        1） DSP的HPI口介紹

        HPI是TMS320C54X等芯片提供的一種并行端口，專門用于DSP和外部主機并行通信。HPI接口有標(biāo)準(zhǔn)HPI接口和增強型HPI接口。對于C5416和C5420DSP器件，它們的主機接口為增強型主機接口。標(biāo)準(zhǔn)HPI接口是一個8位總線接口，通過2個8位字節(jié)組合在一起形成1個16字。增強型HPI接口分8位和16位兩種。8位增強型主機接口和標(biāo)準(zhǔn)HPI接口操作時序一樣，主要區(qū)別在于標(biāo)準(zhǔn)型只能訪問2 KB專用RAM，而增強型可以訪問DSP的整個RAM區(qū)。16位增強型HPI接口采用16位總線，只要一個主機操作就能完成訪問操作。

        2） HPI硬件連線

 &