嵌入式系统设计与应用 使用SBC和DSP

1 引言

嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适应应用系统对 功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。其主要由嵌入式处理器、 相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成。使用嵌入式系统技术，不仅可以实 现硬件和软件的集成优化，而且具有多任务和网络化功能。基于嵌入式系统的以上优点，针 对星图识别大数据量、实时响应速度和高可靠性等特征，以及方便以后的远程控制，本文提 出一种以SBC+DSP 为硬件平台的嵌入式系统，并说明其特征。

2 系统设计

2.1 系统构成和框图

在星图的识别系统中需要进行大量的星图数据的处理工作，并且需要存储星表数据，利 用一般的嵌入式系统很难满足其数据量和实时性的要求，为此提出一种带数据处理模块的嵌 入式系统，这样不仅可以大大增强其数据处理能力，而且可以节省大量的系统资源，用于完 成其他的控制工作。SBC+DSP 嵌入式系统主要由单板电脑(SBC)和一些功能模块组成，用 户在系统提供的交互界面来完成对整个控制系统管理、控制工作。整个系统的构成如图1 所示：

2.2 系统硬件结构设计

为了达到系统的性能要求，高数据处理能力、实时响应能力、成本和可靠性，各子模块 的硬件选择分别如下。

SBC 系统采用研华的PCM-9375[3]，具有最大500 M 的CPU 频率，支持多个串口通信 接口和USB2.0 通信接口；硬件平台支持WinCE6.0 或Windows XPE 嵌入式操作系统，能够 支持CF 卡启动；具有增强的IDE 总线接口和PC/104 外部扩展接口。是一款高性价比、低 功耗无风扇单板电脑，适合于大多数嵌入式系统的应用环境，并且具有插件电感器高的系统可靠性。

DSP 子系统采用DM642，专用于数字媒体应用的高性能32 位定点DSP，其工作主频最 高可到720MHz，具有多路视频输入输出口，能够实现与视频信号的无缝连接。由于DSP 器件中采用的哈佛结构[4]、多总线结构和片内DMA 电路与局部总线，使其能够实现数据的 并行操作，具有强大的数据和信息处理能力。

PC104 采集模块采用中泰的PM516，具有模拟和数字两种接口，模拟输入部分：输入 通道数：单端32 路，双端16 路；输入信号范围：0～10V，-5V～+5V；输入精度：12Bit； 最大采样频率：75KHz。数字部分：电平方式为TTL，输入、输出通道数均为16 路。

2.3 SBC+DSP 系统优点

DSP 采用改进的哈佛结构，具有独立的程序和数据空间，允许同时存取程序和数据，由于其高速的数据处理能力被广泛地应用于图像处理领域，但是单独的DSP 系统不能够提供友好的人机交互界面。嵌入式单板电脑虽然具有丰富的外部扩展接口和友好的人机界面，但其系统资源有限，不适合进行大量的数据处理操作。为了使系统满足这两方面的功能，本系统将两者结合起来，现实优势互补。主要特点如下：

1）整个系统采用了分布式的控制原理，将各个功能模块单独“隔离&rdquo贴片电感;，使每个模块都能够单独工共模电感器作，但同时又能够完成集中获取数据、集中管理和集中控制的目的。这种控制方式大大改善系统的可靠性。

2）从图1 塑封电感可以看出，DSP 子系统可以作为一个独立的高速数据处理系统，这个高速数据处理系统本身具有数据处理、可编程开发的特点。DSP 系统主要是完成图像数据的采集，并进行滤波、信息提取和识别等算法处理，然后将获取的有用数据通过相应的接口传递给主系统。这种系统结构模式充分利用DSP 系统强大的数据处理功能和SBC 嵌入式操作系统的管理、操作以及远程通信功能。

3）其将通用操作系统与实时操作系统的特点相结合，嵌入式计算机系统与专用信号处理器相结合。软硬件相辅相成集中统一地完成模压电感设备控制与信号处理，使整个系统的性能与可靠性得到进一步提高。

4）SBC 系统安装windows XPE 嵌入式系统，它是windows XP profession 的组件化版本，其界面于普通的XP 系统没有差别，使其更适合大多数windows 用户的习惯。

5）用户应用程序的开发可以在普通的PC 机上用相应的软件进行，完成后将其移植到目标系统即可。

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