基于ARM7系列處理器的高性能數據采集系統(tǒng)開發(fā)探索方案

4軟件設計部分

軟件部分要分別編寫S3C4510B部分的程序和CPLD控制程序。前者可分為μC/OSII的移植和各個應用程序的編寫，后者用VHDL語言實現(xiàn)。

對于S3C4510B部分，根據整個裝置實現(xiàn)的功能和對他的要求進行系統(tǒng)任務分割，并根據實際需要為各個任務分配優(yōu)先級。系統(tǒng)大致可分為如下幾個任務：初始化CPLD控制參數;對FI FO的讀取;與上位機的TCP/IP通訊;與上位機的串口通訊。對應每個任務，需要編寫相應的應用程序，軟件設計部分的關鍵技術有：

(1)μC/OSII內核向S3C4510B中的移植，要根據處理器的特點合理地修改μC/OS II的3個與處理器相關的文件：OS_CPUH，OS_CPU_AASM，OS_CPU_C.C。主要是將文件中的匯編指令，改為ARM7的匯編指令，并根據CPU的特點對文件中寄存器的初值進行改寫。

(2)內存配置問題。對于存儲器容量的設計，要綜合考慮μC/OSII內核代碼和應用程序代碼的大小。每個任務是獨立運行的，必須給每個任務提供單獨的?？臻g(RAM)，RAM總量的計算公式為：

RAM總量=應用程序的RAM需求+內核數據區(qū)的RAM需求+各任務棧需求之總和+最多中斷嵌套所需堆棧

(3)TCP/IP協(xié)議在μC/OSII中的實現(xiàn)。為了滿足嵌入式設備與Internet網絡直接交換信息的要求，在μC/OSII中又移植了LwIP協(xié)議棧。

LwIP是瑞士計算機科學院(Swedish InSTitute of Computer Science)的Adam Dunkels等開發(fā)的一套用于嵌入式系統(tǒng)的開放源代碼TCP/IP協(xié)議棧。LwIP的含義是Light Weight(輕型)IP協(xié)議。LwIP可以移植到操作系統(tǒng)上，也可以在無操作系統(tǒng)的情況下獨立運行。LwIP TC P/IP實現(xiàn)的重點是在保持TCP協(xié)議主要功能的基礎上減少對RAM的占用，一般他只需要幾十k的RAM和40 k左右的ROM就可以運行，這使LwIP協(xié)議棧適合在低端嵌入式系統(tǒng)中使用。

LwIP的特性有：支持多網絡接口下的IP轉發(fā);支持ICMP協(xié)議;包括實驗性擴展的的UDP(用戶數據 報協(xié)議);包括阻塞控制、RTT估算、快速恢復和快速轉發(fā)的TCP(傳輸控制協(xié)議);提供專門的內部回調接口(raw API)用于提高應用程序性能。

LwIP可以很容易地在μC/OSII的調度下，為系統(tǒng)增加網絡通信和網絡管理功能。LwIP協(xié)議棧在設計時就考慮到了將來的移植問題，他把所有與硬件，OS，編譯器相關的部份獨立出來，放在/src/arch目錄下。因此LwIP在μC/OSII上的實現(xiàn)就是修改這個目錄下的文件，其他的文件一般不應該修改。在驅動中主要是根據S3C4510B內的以太網控制特殊功能寄存器，編寫網絡接口的處發(fā)送包、接收包函數，初始化以及用于以太網控制器的外部中斷服務程序。

5結語

采用基于ARM7的S3C4510B嵌入式微處理器，可以使系統(tǒng)小型化，便于提高性能以及與各種外設連接擴展，同時降低了成本。μC/OSII作為一個源代碼公開的操作系統(tǒng)，在具體應用種穩(wěn)定可靠。本系統(tǒng)采用ARM7+μC/OSII開發(fā)設計，具有精度高、運行穩(wěn)定、實時性好、抗干擾能力強、性價比高的特點，可以在各種工業(yè)場合中廣泛應用，達到了設計的初衷。