优化的嵌入式系统设计资源简化汇聚式处理器应用.pdfVIP

优化的嵌入式系统设计资源简化汇聚式处理器应用 当今的嵌入式应用已经无处不在，全球每年生产数十亿颗微处理器，其中大部分被广泛应用 于各类嵌入式系统，从消费电子、通信终端及系统设备、工业控制、汽车电子系统到航空航 天，无处不能看到嵌入式应用的身影。在硬件平台方面微控制器以及数字信号处理器(DSP) 产品无论从品牌、成本、功能特性方面选择数以千计，您完全可以针对您的目标应用对成本、 处理能力、功耗要求、集成度、开发周期、技术难度等具体要求，精心选择出最具综合优势 的硬件核心平台。而在嵌入式操作系统方面，您同样不再会有桌面应用中几乎无可选择的尴 尬，无论是开放源代码的 Linux 阵营的各种商业版本或免费版本，还是 WinCE、vxWorks 等 “重量级”平台，抑或针对特定应用优化的如 Windows Mobile、Symbian、Android 等，您 同样可以为您的目标应用选择一款最佳的操作系统软件平台。 嵌入式系统设计过程是软硬件联合协同开发的过程，在进行软硬件平台选择评估时，单纯地 离开硬件去评估操作系统或离开操作系统评估硬件平台都有失偏颇，特别是对于很多非通用 处理器来说尤其如此。当前很多嵌入式硬件平台都提供了针对目标应用优化的操作系统及软 件模块资源，一些商业化的操作系统也针对主流的硬件平台进行了优化设计，提供第三方优 化操作系统版本，这些资源对于嵌入式系统设计来说具有重要的意义。本文将介绍一种独特 的嵌入式平台核心处理器——汇聚式处理器 Blackfin 以及其主流的配套操作系统及相关资 源。 基于 Blackfin 构建独特的嵌入式平台 汇聚式处理器 Blackfin 基于由 ADI 和 Intel 公司联合开发的微信号架构(MSA)，它将一 个 32 位 RISC 型指令集和双 16 位乘法累加(MAC)信号处理功能与通用型微控制器所具有 的易用性组合在一起。这种汇聚式处理能力的组合使得 Blackfin 处理器能够在信号处理和 控制处理应用中均发挥极佳的作用 —— 在许多应用中免除了增设单独的异构处理器的必 要，极大地简化了硬件和软件设计。Blackfin处理器非常适合于满足会聚能力起关键作用 的嵌入式音频、视频和通信应用的计算要求和功耗约束条件，包括多格式音频、视频、语言 和图像处理，多模式基带和分组处理，控制处理和实时安全性。正是这种独特的系统架构、 所具有的设计灵活性和可扩展性为 Blackfin 处理器赢得了广泛的适应性，例如数字家庭娱 乐、网络和流媒体、汽车远程信息处理和信息娱乐、数字无线电，以及移动电视终端。 目前，Blackfin 处理器在单内核产品中可提供高达 756MHz 的性能，还提供了低至 0.8V 的 业界领先的功耗性能，对于满足当今及未来的信号处理应用而言，这种高性能与低功耗的组 合特征是必不可少的。Blackfin 处理器都为嵌入式系统设计提供了十分重要的特性及性能 优势，包括：同时实现各种应用的高性能信号处理和高效控制处理能力；可确保产品开发时 间最小化的易用型混合 16/32 位指令集架构和开发工具套件；丰富的嵌入式系统设计的软 件模块资源和内置硬件资源(存储器、PWM 单元、广泛的接口等)；实现器件功耗模式与终端 系统要求相适应的动态电源管理能力。所有的 Blackfin 处理器均具有多个独立的 DMA 控 制器，这些控制器支持自动数据传输，而所需的处理器内核开销极少。此外，Blackfin 处 理器具有丰富的存储器配置，可以极大地方便嵌入式系统的应用开发。以 ADSP-BF51x 系列 为例，该处理器同时具有NOR闪存、NAND闪存、铁电存储(FRAM)、SDRAM，还提供了支持Lockbox 安全技术的一次性可编程存储器。 Blackfin 处理器架构还完全符合 SIMD 标准，并包括用于加速视频和图像处理的指令。该 架构很适合于全信号处理/分析能力。 由于具有最佳代码密度且只需进行极少(或者完全不 需要进行)代码优化处理，因此可缩短产品的 面市时间，而不会遇到其他传统处理器所常见 的性能空间障碍。如今，在许多过去需要同时采用一个高性能信号处理器和一个单独的高效 控制处理器的应用中，只需采用一个 Blackfin 处理器即可。这种好处极大地缩减了开发时 间和成本，并最终加快了终端产品的面市进程。此外，由于只需采用一组开发工具，因而减 少了系统设计工程师的初期费用和学习时间。 操作系统在 Blackfin 上的组织结构 广泛优化的操作系统资源 除了硬件平台之外，嵌入式操作系统的选择对于正在从事新