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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(zhù)科技發(fā)展，越來(lái)越多的功能需求使得采集系統的外設也越來(lái)越復雜，外設通訊和驅動(dòng)編寫(xiě)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(lèi)需求提供了一個(gè)良好的解決方案，能夠適應實(shí)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(cháng)，提高了系統工作效能，大大降低了成本。同時(shí)，多線(xiàn)程的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統也可增強采集系統的實(shí)時(shí)性、穩定性。對開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，Blackfin處理器和μClinux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(gè)數據采集通道、1個(gè)觸發(fā)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(wǎng)、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(jìn)入，經(jīng)過(guò)信號調理電路進(jìn)入ADC，被轉換后的數字信號即進(jìn)入FPGA、DSP進(jìn)行數字控制處理。經(jīng)過(guò)DSP處理過(guò)的信號，可送至其它外設以顯示、存儲，或通訊。 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(kāi)機自動(dòng)從FLASH中啟動(dòng)，設置。BMODE為00，即從外部存儲器啟動(dòng)。FPGA、片外SDRAM、FLASH，以及USB和液晶直接和bf531通過(guò)地址線(xiàn)、數據線(xiàn)相連。 系統中應用了TFT LCD液晶顯示模塊FG050605DNC：，該LCD控制簡(jiǎn)單，只有RGB每色5個(gè)共15個(gè)信號，以及數據使能、數據時(shí)鐘和行頻、場(chǎng)頻控制信號。LCD晶直接由DSP控制，DSP的Timerl、Timer2提供行、場(chǎng)頻信號，PPI口傳輸數據，由FPGA提供時(shí)鐘，配置μClinux開(kāi)辟一塊framebuffer作為顯示數據存儲區，配合Linux下的液晶驅動(dòng)，即可工作。 軟件設計 由于DSP中運行的是基本上已經(jīng)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(gè)層面，一個(gè)是對CPU的移植，一個(gè)是針對Board的移植。U-Boot中已經(jīng)有大量可直接下載到某些開(kāi)發(fā)板上的程序，為了減小工作量，可選一個(gè)最接近自己設計的開(kāi)發(fā)板來(lái)進(jìn)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�？截恈pu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(guān)于stamp板的文件名及包含頭文件等改為mybf531；將所有關(guān)于bf533的文件名及包含頭文件等改為bf531。注意文件間的依賴(lài)關(guān)系，確定是該添加文件還是修改文件，并記錄文件改動(dòng)。 (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)／start 1.0 OBJS+=cpu／$(CPU)／interrupt.0 0BJS+=cpu／$(CPU)／cache.0 OBJS+=cpu／$(CPU)／cplbhdlr.0 OBJS+=cpu／$(CPU)／cplbmgr.O OBJS+=cpu／$(CPU)／flush.O OBJS+=cPu／$(CPU)／ init sdram.O endif mybf531_config： unconfig @．／mkconfig$(@：_config=) blackfin bf531 mybf531 (3)include／configs／mybf531.h 板子的功能配置信息大都在include／configs／mybf531.h中，故拷貝stamp.h并修改其中的啟動(dòng)信息和配置信息。重點(diǎn)修改部分如下： 時(shí)鐘信息： #define CONFIG CLKIN HZ 11059200 #deftne CONFIG VCO MULT 36 #deftne CONFIG SCLK DIV 5 FLASH信息： #deftlie CFG MAX FLASH SECT 67 #define CFG ENV ADDR 0x20004000 #defilie CFG ENV SIZE 0x2000 #deftne CFG ENV SECT SIZE 0x2000 #defi!qe CFG FLASH ERASE TOUT 30000 #define CFG FLASH ERASE TOUT 30000 SDRAM信息： #define CONFIG MEM SIZE 128 #define CONFIG MEM ADD WDTH 11 #deftlie CONFIG MEM MT48LC64M4A2FB 7E 1 其它配置信息 #defilie AMBCTLOVAL 0xBBC3BBC3 #define AMBCTL 1 VAL 0x99839983 #define VDSP--ENTRY--ADDR 0xFFA00000 并將板子上不需要的功能的宏定義作相應設置。 (4)Board的移植 檢查board／mybf531／中所有文件，首先將board和CPU的相關(guān)stamp.h、stamp.C改為bf531.h和mybf531.C，并檢查其文件的設置、包含的頭文件和宏定義是否正確。在board／mybf531／config.mk中，找到 TEXT_BASE=0x03FC0000 PLATFORM_CPPFLAGS+=- I$(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(guān)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／bf53 1／cpu.C文件的修改主要在于配置SDRAM頁(yè)的大小屬性，設置ICPLB、DCPLB、cache的狀態(tài)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(guò)JTAG口下載到目標板，如果能夠通過(guò)串口輸出啟動(dòng)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(jìn)行增刪。 μClinux的移植下載 本文選擇了httP：//blackfin.UClinux.org中提供的μClinux-dist-RO6R2-RC2.tar.bz2作為系統使用μClinux的源代碼。解壓縮之后就可以進(jìn)行內核配置和內核編譯了，內核配置即為內核制定適當的功能。在解壓縮之后的源碼根目錄下，執行make menuconfig或make xconfig進(jìn)行配置。 其中重要的部分如下： (1)系統cpu的選擇、系統板卡的選擇及設置 Kernel executes from RAM Cyrstal Frequency 1000Hz SDRAM Memory Size in Mbytes 32 SDRAM Memory Address Width 9 Baud Rate 57600 Enable DMA Support (BFIN_DMA_5xx) EBIU_AMBCTL Global Control EBIU_AMBCTL Control (2)系統外設選擇及驅動(dòng)設置 本系統外掛以太網(wǎng)、USB、LCD及SPI FALSH，使用RS232、PPI接口等，μClinux內核源文件已經(jīng)包含支持Blackfin系列處理器的驅動(dòng)，故只需對各接口進(jìn)行驅動(dòng)選擇，對部分外設進(jìn)行驅動(dòng)編寫(xiě)即可。主要的設置如下： Networking support(NET) Device Drivers Detect non-CFI AMD／JEDEC-C 0 m P a t i b 1 e fl a s h C h i P S(MTD jEDECPROBE) ST MW320D compatible flashchip support(MTD_MW320D) Support for RAM chips in busmapping(MTD_RAM) Parallel port support(PARPORT) SCSI device support NetW0 rk deVice SUPPort(NETdevices) Blackfin BF53x ProgrammableFlags Driver(BF533_PFLAGS) B1ackfin BF5xx PPI Driver(BF5xx_PPI) Support for flame buffer devices(FB) FG0506 TFT LCD on uClinux(M Y B F 5 3 1 S T A M P)(FB_BF531_FG0506) Support for Host-side USB(USB) 其中FG0506 TFT LCD onUClinux(MYBF531 STAMP)(FB_BF531_FG0506)為在／uClinux-dist／linux2.6.x／driver／video／下編寫(xiě)bf531_fg0506.C的液晶顯示驅動(dòng)，并改寫(xiě)該文件夾下的Makefile和Kconfig文件，將該選項編入?clinux源程序的配置選項中。 (3)操作系統內核的剪裁 Analog DeVice s BlackfinEmbedded Linux Applicationconfiguration菜單下為關(guān)于Linux系統應用程序的配置信息，可以添加或刪除適合本系統的軟件設置，應用程序等。例如，如果要在系統上使用圖形界面，就需要在此部分中選擇Microwindows下的microwin和nano-x的相應選項，或是將Qt／Embedded編人μClinux源文件，再編入系統內核中。除了適合系統的特殊需要，一般此項中的內容不需修改。 全部選擇完成之后，使用make進(jìn)行內核編譯，在images文件夾下會(huì )生成內核文件：linux．ext2、uImage.ext2、vmlinux、rootfs.ext2、rootfs.jffs2等，分別對應不同的文件系統、不同功能大小的系統。 使用串口或以太網(wǎng)將內核下載到板子上，啟動(dòng)?clinux看到歡迎界面和root：/>后，嵌入式操作系統即移植成功。 結語(yǔ) 經(jīng)調試、修改，最終生成的內核已可以運行，并對USB、以太網(wǎng)、LCD有良好的支持，節約了大量設備驅動(dòng)及通訊協(xié)議的編寫(xiě)，給多外設的采集系統提供了良好的驅動(dòng)解決方案，節約了開(kāi)發(fā)周期和難度。 |
