Blackfin處理器的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用概述

在現(xiàn)代家庭智能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，應(yīng)用本身將覆蓋局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和個(gè)人網(wǎng)三種網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類(lèi)型包括視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、語(yǔ)音數(shù)據(jù)以及控制命令等其他數(shù)據(jù)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的連接，人們可以在家中通過(guò)廣域網(wǎng)接收外面的數(shù)據(jù)類(lèi)型，也可以通過(guò)lan來(lái)控制和連接所有房間中支持網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，而不同網(wǎng)絡(luò)之間的通信和傳輸需要遵循同一個(gè)通訊模型——osi模型。

osi開(kāi)放系統(tǒng)參考模型將網(wǎng)絡(luò)傳輸為分七層，自底向上依次分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層，不同類(lèi)型的層會(huì)支持不同類(lèi)型的應(yīng)用內(nèi)容或者協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。圖1給出了嵌入式處理器如何實(shí)現(xiàn)上述這種七層的模型。在一個(gè)嵌入式網(wǎng)絡(luò)處理器中，包括mac和phy部分，它們對(duì)應(yīng)著物理層和數(shù)據(jù)鏈路層；而在其上運(yùn)行的通用軟件模塊如tcp/ip協(xié)議棧，則對(duì)應(yīng)著網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層；而運(yùn)行在協(xié)議棧上層更高級(jí)的應(yīng)用例如http、ftp，則對(duì)應(yīng)著會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。

對(duì)于嵌入式網(wǎng)絡(luò)處理器，需要滿足兩點(diǎn)應(yīng)用上的要求。第一，與外部網(wǎng)絡(luò)芯片組的連接必須簡(jiǎn)單易行。第二，能夠高效地運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧。另外，對(duì)于產(chǎn)品級(jí)設(shè)計(jì)還需要考慮成本、功耗等其他因素。

blackfin處理器內(nèi)核架構(gòu)

blackfin產(chǎn)品均具有先進(jìn)的處理器架構(gòu)，無(wú)論是操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，還是視頻/音頻算法程序，都可以高效地完成。blackfin處理器是adi公司和intel公司在1999年合作設(shè)計(jì)的具有創(chuàng)新架構(gòu)的新型處理器。它的功能不局限于傳統(tǒng)意義上的數(shù)字信號(hào)處理器+增強(qiáng)的指令集，也不僅僅是一款加入特殊運(yùn)算單元的處理器。實(shí)際上，blackfin處理器內(nèi)核將傳統(tǒng)dsp和微控制器的優(yōu)點(diǎn)融為一體，因此它的架構(gòu)兼顧事件控制以及純算法運(yùn)算處理功能，并且能夠達(dá)到很高的性能。如圖2所示，對(duì)于當(dāng)前流行的嵌入式應(yīng)用，mcu+dsp的系統(tǒng)架構(gòu)，單片blackfin處理器均可勝任。

blackfin處理器應(yīng)用實(shí)例

以adsp-bf536/537處理器為例，它們是增強(qiáng)了外設(shè)接口的bf531/532/533處理器的擴(kuò)展產(chǎn)品，外設(shè)方面它增加了具有增強(qiáng)性dma子系統(tǒng)的10~100m以太網(wǎng)mac，增加了具有32個(gè)郵箱的can 2.0b控制器等功能，它們支持與片外同步/異步存儲(chǔ)器的無(wú)縫連接。
以下給出了bf536/537在三個(gè)不同領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用例子。

實(shí)例一： 可視電話

如圖3所示，這是一個(gè)使用bf561處理器實(shí)現(xiàn)視頻電話的參考設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖。其中的bf561是單個(gè)芯片，但內(nèi)部有兩個(gè)對(duì)等的bf533內(nèi)核，它可以通過(guò)外部通用總線單元ebiu和網(wǎng)絡(luò)控制芯片連接。以太網(wǎng)控制芯片為lan91c111，它也可以連接wlan等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制芯片，實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接功能。bf561可以負(fù)責(zé)操作系統(tǒng)事件調(diào)度以及視音頻的同步處理。另外，它通用異步接口支持紅外線傳輸協(xié)議。

在硬件方面，它支持麥克風(fēng)輸入，4~8khz的采樣率。視頻格式支持ntsc、pal、s-video。數(shù)據(jù)通信接口為以太網(wǎng)口和串行口。在軟件方面，它支持g.711、g.723、g.729和aec回波抵消等協(xié)議，視頻支持h.263/h.264算法，多種分辨率，支持多種通信協(xié)議，操作系統(tǒng)為uclinux。

實(shí)例二：電力線監(jiān)控設(shè)備

如圖4所示，這是一個(gè)電力線監(jiān)控設(shè)備參考設(shè)計(jì)框圖。它使用了bf536/537處理器，外接phy實(shí)現(xiàn)控制的網(wǎng)絡(luò)控制芯片。前端波形采集一般是電壓和電流兩路采集，經(jīng)過(guò)低通濾波器、放大器，得到模擬的dc分量后，經(jīng)過(guò)adc轉(zhuǎn)化成數(shù)字分量后，傳輸給blackfin處理器作fft等波形處理，處理結(jié)果根據(jù)應(yīng)用可以通過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)傳送出去，如以太網(wǎng)或者光網(wǎng)絡(luò)或者can總線。同樣，通過(guò)外界rs232驅(qū)動(dòng)芯片還可以實(shí)現(xiàn)板級(jí)的數(shù)據(jù)交換。

實(shí)例三：網(wǎng)絡(luò)攝像頭

如圖5所示，這同樣是采用了bf537處理器外接phy實(shí)現(xiàn)控制的網(wǎng)絡(luò)控制芯片，通過(guò)spi外接802.11控制芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)wi-fi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)功能；通過(guò)外設(shè)接口，bf537接收音頻和視頻數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)bf537處理后，通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。另外，處理器還可以通過(guò)uart和gpio接口來(lái)發(fā)送控制信號(hào)，或者接收外部的傳感器信號(hào)進(jìn)行處理。網(wǎng)絡(luò)攝像頭的功能包括可編的視頻分辨率，支持motion jpeg和mpeg-4視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，g.711音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，可配置的數(shù)據(jù)帶寬以及幀率等。

如何基于blackfin處理器開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

adi公司提供豐富的基于blackfin處理器的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方案，不同的方案對(duì)應(yīng)不同的產(chǎn)品特性、上市時(shí)間、成本等考慮因素，用戶可以根據(jù)自身應(yīng)用情況合理選擇。圖6給出兩類(lèi)低成本的方案（a類(lèi)/b類(lèi)）。其中a類(lèi)不僅需要網(wǎng)絡(luò)支持，還需要文件系統(tǒng)等更多的資源。b類(lèi)應(yīng)用是一種相對(duì)較為簡(jiǎn)單的應(yīng)用，不需要操作系統(tǒng)提供眾多的資源。

a類(lèi)應(yīng)用具有多個(gè)不同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)以不同的速率執(zhí)行，這樣的任務(wù)可以包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、用戶控制界面以及協(xié)議管理等，一般需要考慮使用操作系統(tǒng)來(lái)簡(jiǎn)化管理過(guò)程。b類(lèi)應(yīng)用只有幾個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)在執(zhí)行，不需要非常頻繁和復(fù)雜的任務(wù)調(diào)度，一般不需要使用操作系統(tǒng)。
由以上看出，使用blackfin處理器以及adi公司提供的工具和資源進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)是非常容易和便利的，通過(guò)減小設(shè)計(jì)難度和縮短研發(fā)周期，可以有效地縮短產(chǎn)品的面市時(shí)間，從而為客戶贏取更多市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。

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