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          Blackfin處理器及嵌入式mClinux在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的

          作者: 時間:2016-09-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          前言

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201609/303527.htm

          在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,數(shù)字處理是系統(tǒng)核心內(nèi)容之一;然而隨著科技發(fā)展,越來越多的功能需求使得采集系統(tǒng)的外設(shè)也越來越復(fù)雜,外設(shè)通訊和驅(qū)動編寫成為一項復(fù)雜和繁瑣的工作。以應(yīng)用為中心的嵌入式系統(tǒng)為此類需求提供了一個良好的解決方案,能夠適應(yīng)實際應(yīng)用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗的嚴(yán)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(tǒng)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(tǒng)也可增強采集系統(tǒng)的實時性、穩(wěn)定性。對開發(fā)者來說, 和mClinux的結(jié)合很有吸引力。

          系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件平臺

          本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由2個數(shù)據(jù)采集通道、1個觸發(fā)通道、ADC轉(zhuǎn)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(tǒng)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)過信號調(diào)理電路進(jìn)入ADC,被轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號即進(jìn)入FPGA、DSP進(jìn)行數(shù)字控制處理。經(jīng)過DSP處理過的信號,可送至其它外設(shè)以顯示、存儲,或通訊。

          1.jpg

          圖1 系統(tǒng)硬件原理框圖

          為系統(tǒng)的核心部分之一,供電電壓3.3V,內(nèi)核電壓1.2V,為了使系統(tǒng)能夠開機自動從FLASH中啟動,設(shè)置BMODE為00,即從外部存儲器啟動。FPGA、片外SDRAM、FLASH,以及USB和液晶直接和通過地址線、數(shù)據(jù)線相連。

          系統(tǒng)中應(yīng)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(shù)據(jù)使能、數(shù)據(jù)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(shù)據(jù),由FPGA提供時鐘,配置mClinux開辟一塊 framebuffer作為顯示數(shù)據(jù)存儲區(qū),配合Linux下的液晶驅(qū)動,即可工作。

          軟件設(shè)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(shè)計的主要工作為在DSP中嵌入操作系統(tǒng)。

          的移植

          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。中已經(jīng)有大量可直接下載到某些開發(fā)板上的程序,為了減小工作量,可選一個最接近自己設(shè)計的開發(fā)板來進(jìn)行修改。本設(shè)計中采用了stamp目標(biāo)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(biāo)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(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。注意文件間的依賴關(guān)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(guī)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(yīng)設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)置ICPLB、DCPLB、cache的狀態(tài)設(shè)置, icplb_table和dcplb_table和其相應(yīng)屬性的修改。

          (6)其它

          在以下文件夾中找到下面函數(shù),檢查并根據(jù)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(biāo)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(yīng)對功能進(jìn)行增刪。


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