基于FPGA+DSP+ARM的数据传送总线变换器

总线接口，分别是64 bit的EMIFA和16 bit的EMIFB。EMIFA接口具备与8、16、32、64 bit系统接口的功能，EMIFB接口端口支持8 bit和16 bit系统[3]。EMIFA为64 bit存储器总线，分成ACE0~ACE3 4个存储空间，每个存储空间可以独立配置，无缝接口具有多种类型的存储器，如SRAM、Flash RAM和DDR RAM等。

3.2.2 FPGA与TMS320C6416的接口电路

　　在该系统中，采用DSP TMS320C6416 EMIFA接口连接到FPGA的方法实现DSP与FPGA Block RAM的无缝连接。FPGA的双端Block RAM的一端以存储器模式与DSP通信，另一端与内部FPGA逻辑通信[4]。

　　鉴于EMIF具有灵活的时序参数，只需要极少的FPGA逻辑，因此，只需最低限度的设计工作，FPGA就可以用做DSP协处理器。图3 所示为TMS320C6416与FPGA的接口电路。

4 系统软件设计

　　4.1 嵌入式操作系统

　　在该数据传送总线变换器中，实时数据压缩的任务由DSP完成。ARM S3C4510B完成与PC之间的以太网通信，其软件实现所要求的实时性、可靠性和复杂性使得选择一种带有TCP/IP协议包的嵌入式实时操作系统成为必需，而μCLinux是一个带有完整的TCP/IP协议的操作系统，在μCLinux中加入实时RT-Linux模块以满足对嵌入式操作系统的实时性要求。

　　4.2 驱动和应用程序的开发

　　基于μCLinux操作系统的硬件驱动和应用程序的开发是在交叉编译环境中进行的,首先在PC机上开发，然后移植到目标机上进行调试并最终固化到目标机上。所开发的硬件驱动有以太网卡控制器驱动、LCD驱动、HPI驱动等驱动程序。系统软件结构如图4所示[5]。

在μClinux操作系统上运行三个任务：读取压缩数据、通过以太网发送数据、接收和执行来自远端PC机的命令。其中读取DSP压缩数据任务对实时性有要求，它通过中断处理程序来实现，而其他的两个任务则通过用户进程来实现。以太网发送数据的任务和读取压缩数据的任务共享一个缓冲区，通过ioctl函数在其间传递缓冲区双向链表的地址。所以需要为数据处理模块上的通信接口HPI注册一个驱动程序，注册驱动程序的函数是：

　　result=register_chrdev(HPI_MAJOR,"hpi",&hpi_fops)
驱动程序的主要结构如下：
struct file_operations hpi_fops=
{
owner: THIS MODULE,
open: hpi_open,
read: hpi_read,
write: hpi_write,
ioctl: hpi_ioctl,
mmap:hpi_mmap,
release:hpi_release,
};

　　HPI驱动程序编写完成后，将驱动程序源代码置于../linux-2.4.x/driver/char目录下，同时修改同级目录下的Makefile，在../linux-2.4.x/driver/char/Makefile中加入Obj_y +=hpi.o

　　同时，为了能够在?滋Clinux启动时自动初始化此字符设备，还需要修改 ../linux-2.4.x/driver/char/men.c文件，在其中加入：

　　(1)新添加的字符驱动程序初始化函数声明：extern void hpi_init(void);

　　(2)在字符设备统一初始化函数int _init chr_dev_init(void)中调用新设备的初始化函数，需要在int _init chr_dev_init(void)中加入语句：hpi_init();

　　在函数int _init chr_dev_init(void)中，字符设备的初始化函数将被统一调用，并完成字符驱动file_operations数据结构的注册，初始化之后就可以使用HPI字符设备了。

　　本文所设计数据传送总线变换器，不仅解决了由于传输距离远而引起的信号畸变问题，而且满足了信息传递的实时性要求，同时具有网关功能和嵌入式Web功能，能确保系统安全接入Internet。

　　参考文献
[1] 李驹光.ARM应用系统开发详解--基于S3C4510B的系统设计(第二版)[M].北京：清华大学出版社，2006.
[2] TMS320C6416 datasheet[EB/OL].(2001-02).http://www.TI.com.
[3] TMS320C6000 DSP External Memory Interface(EMIF) Reference Guide[EB/OL].(2008-04).http://www.TI.com.
[4] 使用EMIF将Xilinx FPGA与TI DSP平台接口应用指南[EB/OL].(2007-01-29).http：www.xilinx.com.cn.
[5] DAVID A.Linux编程白皮书[M].朱珂，译.北京：机械工业出版社，2000.