基于ARM和DSP的嵌入式智能儀器系統設計

　　1 引言

　　隨著智能儀器及控制系統對實時性信號處理的要求不斷提高和大規模集成電路技術的迅速發展。越來越迫切的要求有一種高性能的設計方案與之相適應，將DSP技術和ARM技術結合起來應用于嵌入式系統中，將會充分發揮兩者優勢以達到智能控制系統中對數據的實時性、高效性的通信要求。該嵌入式系統要求實時響應，具有嚴格的時序性。其工作環境可能非常惡劣，如高溫、低溫、潮濕等，所以系統還要求非常高的穩定性。

　　2 嵌入式系統的總體設計

　　2.1 核心器件的主要功能

　　ARM和DSP分別選用Cirrus Logic 公司的EP7312、TI公司的TMS320VC5402。充分利用ARM豐富的片上資源和DSP強大的信號處理功能，實現高效性、實時性的信號處理及網絡通信功能。

　　EP7312是專為高性能、超低功耗產品而設計的微處理器，采用ARM7TDMI處理器內核，具有8kB高速緩沖存儲器，支持存儲器管理單元，片內集成了液晶顯示器控制器，鍵盤掃描器，數字音頻接口，完全的JTAG等功能，廣泛地應用于嵌入式領域。TMS320C54x DSP提供了McBSPs（多通道緩沖串口）；6通道的DMA控制器；可以與外部處理器直接通信的8位增強HPI（主機接口）。選擇這樣的SOC（片上系統）作為該系統的核心器件，使得其穩定可靠并具有廣泛的擴展功能。

　　2.2 系統總體設計及工作原理

　　系統總體設計框圖如圖1所示。本系統主要是實現信號的實時性處理及傳輸，滿足工業現場及各種測量儀器的高可靠性要求。ARM有豐富的片上資源，適合嵌入式系統的開發，在該嵌入式系統中，ARM主要負責操作系統的運行、任務管理和協調以及DSP的控制任務，完成數據的遠程通信。擴展了外部擴展了多種外設，如通用串口、LCD顯示屏，以太網接口。通過連接以太網控制器實現網絡化功能。在ARM中移植了Linux操作系統和實現了系統外部硬件接口的驅動程序。由DSP執行計算密集型操作，實現多種信號處理算法，然后將處理后的數字信號通過主機口接口（HPI）與ARM通信。再由ARM通過以太網控制器將數據傳輸到網絡，實現了遠程控制與監測。