優(yōu)化的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)資源簡化匯聚式處理器應(yīng)用

　　當(dāng)今的嵌入式應(yīng)用已經(jīng)無處不在，全球每年生產(chǎn)數(shù)十億顆微處理器，其中大部分被廣泛應(yīng)用于各類嵌入式系統(tǒng)，從消費(fèi)電子、通信終端及系統(tǒng)設(shè)備、工業(yè)控制、汽車電子系統(tǒng)到航空航天，無處不能看到嵌入式應(yīng)用的身影。在硬件平臺方面微控制器以及數(shù)字信號處理器(DSP)產(chǎn)品無論從品牌、成本、功能特性方面選擇數(shù)以千計(jì)，您完全可以針對您的目標(biāo)應(yīng)用對成本、處理能力、功耗要求、集成度、開發(fā)周期、技術(shù)難度等具體要求，精心選擇出最具綜合優(yōu)勢的硬件核心平臺。而在嵌入式操作系統(tǒng)方面，您同樣不再會有桌面應(yīng)用中幾乎無可選擇的尷尬，無論是開放源代碼的Linux陣營的各種商業(yè)版本或免費(fèi)版本，還是WinCE、vxWorks等“重量級”平臺，抑或針對特定應(yīng)用優(yōu)化的如Windows Mobile、Symbian、Android等，您同樣可以為您的目標(biāo)應(yīng)用選擇一款最佳的操作系統(tǒng)軟件平臺。

　　嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程是軟硬件聯(lián)合協(xié)同開發(fā)的過程，在進(jìn)行軟硬件平臺選擇評估時，單純地離開硬件去評估操作系統(tǒng)或離開操作系統(tǒng)評估硬件平臺都有失偏頗，特別是對于很多非通用處理器來說尤其如此。當(dāng)前很多嵌入式硬件平臺都提供了針對目標(biāo)應(yīng)用優(yōu)化的操作系統(tǒng)及軟件模塊資源，一些商業(yè)化的操作系統(tǒng)也針對主流的硬件平臺進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提供第三方優(yōu)化操作系統(tǒng)版本，這些資源對于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)來說具有重要的意義。本文將介紹一種獨(dú)特的嵌入式平臺核心處理器——匯聚式處理器Blackfin以及其主流的配套操作系統(tǒng)及相關(guān)資源。

　　基于Blackfin構(gòu)建獨(dú)特的嵌入式平臺

　　匯聚式處理器Blackfin 基于由 ADI 和 Intel 公司聯(lián)合開發(fā)的微信號架構(gòu)(MSA)，它將一個 32 位 RISC 型指令集和雙 16 位乘法累加(MAC)信號處理功能與通用型微控制器所具有的易用性組合在一起。這種匯聚式處理能力的組合使得Blackfin處理器能夠在信號處理和控制處理應(yīng)用中均發(fā)揮極佳的作用 —— 在許多應(yīng)用中免除了增設(shè)單獨(dú)的異構(gòu)處理器的必要，極大地簡化了硬件和軟件設(shè)計(jì)。Blackfin處理器非常適合于滿足會聚能力起關(guān)鍵作用的嵌入式音頻、視頻和通信應(yīng)用的計(jì)算要求和功耗約束條件，包括多格式音頻、視頻、語言和圖像處理，多模式基帶和分組處理，控制處理和實(shí)時安全性。正是這種獨(dú)特的系統(tǒng)架構(gòu)、所具有的設(shè)計(jì)靈活性和可擴(kuò)展性為Blackfin處理器贏得了廣泛的適應(yīng)性，例如數(shù)字家庭娛樂、網(wǎng)絡(luò)和流媒體、汽車遠(yuǎn)程信息處理和信息娛樂、數(shù)字無線電，以及移動電視終端。

　　目前，Blackfin 處理器在單內(nèi)核產(chǎn)品中可提供高達(dá) 756MHz 的性能，還提供了低至 0.8V 的業(yè)界領(lǐng)先的功耗性能，對于滿足當(dāng)今及未來的信號處理應(yīng)用而言，這種高性能與低功耗的組合特征是必不可少的。Blackfin 處理器都為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了十分重要的特性及性能優(yōu)勢，包括：同時實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用的高性能信號處理和高效控制處理能力;可確保產(chǎn)品開發(fā)時間最小化的易用型混合 16/32 位指令集架構(gòu)和開發(fā)工具套件;豐富的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的軟件模塊資源和內(nèi)置硬件資源(存儲器、PWM單元、廣泛的接口等);實(shí)現(xiàn)器件功耗模式與終端系統(tǒng)要求相適應(yīng)的動態(tài)電源管理能力。所有的 Blackfin 處理器均具有多個獨(dú)立的 DMA 控制器，這些控制器支持自動數(shù)據(jù)傳輸，而所需的處理器內(nèi)核開銷極少。此外，Blackfin處理器具有豐富的存儲器配置，可以極大地方便嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)。以ADSP-BF51x系列為例，該處理器同時具有NOR閃存、NAND閃存、鐵電存儲(FRAM)、SDRAM，還提供了支持Lockbox安全技術(shù)的一次性可編程存儲器。

　　Blackfin 處理器架構(gòu)還完全符合 SIMD 標(biāo)準(zhǔn)，并包括用于加速視頻和圖像處理的指令。該架構(gòu)很適合于全信號處理/分析能力。 由于具有最佳代碼密度且只需進(jìn)行極少(或者完全不需要進(jìn)行)代碼優(yōu)化處理，因此可縮短產(chǎn)品的 面市時間，而不會遇到其他傳統(tǒng)處理器所常見的性能空間障礙。如今，在許多過去需要同時采用一個高性能信號處理器和一個單獨(dú)的高效控制處理器的應(yīng)用中，只需采用一個 Blackfin 處理器即可。這種好處極大地縮減了開發(fā)時間和成本，并最終加快了終端產(chǎn)品的面市進(jìn)程。此外，由于只需采用一組開發(fā)工具，因而減少了系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師的初期費(fèi)用和學(xué)習(xí)時間。

　　操作系統(tǒng)在Blackfin上的組織結(jié)構(gòu)