基于SOPC的分布式干扰系统嵌入式网关设计
加入技术交流群
2．2 SoPC的片上总线设计
受分布式干扰系统体积和电源能量的限制，其网络通信必须采用猝发通信的方式，这就对嵌入式网关微处理器的处理能力提出了更高的要求。MicroBlaze微处理器的总线是其优于其他同类CPU的重要部分，每种总线都有鲜明的特点和明确的外设。只有合理使用不同的总线来访问不同的外设，且正确地协调这些总线的工作，才能最大限度地发挥MicroBlaze的优势。因此，SoPC的片上总线设计是该系统设计的重点。
Xilinx以IBM CoreConnect总线通信链为嵌入式处理器的设计基础，提供了丰富的接口资源，主要有处理器本地总线(Processor Local Bus，PLB)接口、高速的本地存储器总线(LMB，Local Memory Bus)接口、快速单连接(Fast Simplex Link，FSL)主从设备接口、缓存链路(Xilinx Cache Link，Xilinx，XCL)接口。PLB总线可将外设IP核连接到Microblaze系统中，常用在速度要求不高的场合；LMB专门用于实现对片上的块RAM的高速访问；XCL则用于实现对片外存储器的高速访问。FSL是Microblaze处理器特有的一个基于FIFO的单向链路，可实现用户自定义IP核与MicroBlaze内部通用寄存器的直接相连，一般用在传输速度要求较高的场合。
在本文设计的分布式干扰系统的嵌入式网关中，SysACE CF卡、中断控制INTC、GPIO和串口UART与MieroBlaze处理器之间只进行参数传递，对速度要求不高，因此使用PLB总线与MieroBlaze处理器和多端口内存控制器(Multi Port Memory Controller，MPMC)相连；MPMC与Mic-roBlaze处理器之间使用XCL相连。自定义IP核FFT输出信号的频谱数据，对传输速度要求很高，因此使用FSL总线与MicroBlaze内部通用寄存器直接相连。DDC输出信号的时域数据，对传输速度要求最高；为满足传输速度要求，本文参照以太网控制器Soft TEMAC开发了XPS_LL_Exam-ple IP核，通过该IP核的LocalLink接口将信号的时域数据传输到MPMC中进行处理。分布式干扰系统的嵌入式网关片上总线设计如图2所示。本文引用地址：//www.cghlg.com/article/150809.htm
2．3 SoPC的实现
本文设计的SoPC是利用Xilinx公司的嵌入式开发套件(Embedded Development Kit，EDK)实现的。EDK集成了硬件平台产生器、软件平台产生器、仿真模型生成器、软件编译器和软件调试等工具。用户使用EDK可以对硬件平台进行任意的添加和裁减，同时可以方便地添加自定义的IP核，极大地方便了开发过程，提高设计效率。本文利用EDK实现图2所示的各功能部件IP核的添加，并实现了IP核的地址分配和总线架构、外设接口的连接。
3 分布式干扰系统中嵌入式网关的软件设计
分布式干扰系统中嵌入式网关的软件包括嵌入式操作系统和网络应用程序。EDK集成了软件平台产生器、软件编译器和软件调试等工具，因此，软件设计也在EDK进行。
3．1 嵌入式操作系统的选用
嵌入式操作系统是嵌入式软件技术的核心，介于嵌入式系统硬件和应用程序之间，负责调度并管理应用程序，完成对嵌入式系统硬件的控制和操作。嵌入式操作系统的选用主要考虑实时、高可靠、低功耗、可抑制性和兼容性、软件开发难易等因素。本文主要是对分布式干扰系统的网络通信进行技术验证，因此选择较为简单的Xilkernel操作系统。
Xilkernel是Xilinx公司提供的用于EDK系统的小型、模块化的嵌入式操作系统。Xilkernel的内核完整，且占用CPU资源较少，运行速度快，是中小型设计的理想操作系统。Xilkernel本身不带有文件处理系统和TCP／IP协议栈，但与LwIP库和Treck协议栈具有良好的接口，加上文件系统支持库LibXil MFS，可形成较为复杂的嵌入式操作系统。
首先，在EDK的软件平台设置中选择Xilkernel，并选择相应的文件系统和TCP／IP协议栈，本文选择xilfatfs文件系统和lwip130协议栈。然后在操作系统和库函数界面对操作系统进行配置，主要进行输入／输出、线程和计时器的设置。最后执行产生库函数和BSPs文件，即可生成与嵌入式系统硬件平台相匹配的嵌入式操作系统环境。
评论