引 言
嵌入式体系的中心是嵌入式微处理器和嵌入式操作体系。前期的嵌入式体系硬件中心是各品种型的8位和16位单片机;而近年来32位处理器以其高功用、低价格，得到了广泛的运用。近年来，又呈现了另一类数据密布处理型芯片DSP。 DSP因为其特别的结构、专门的硬件乘法器和特别的指令，使其能快速地完结各种数字信号处理及满意各种高实时性要求。跟着现代嵌入式体系的复杂度越来越高，操作体系已成为嵌入式体系不行短少的部分。免费的嵌入式操作体系，如Linux等，跟着自身不断的改进，得到了飞速的开展。Linux是一个免费的、强壮的、可信赖的、具有可伸缩性与扩充性的操作体系。Linux完结了许多现代化操作体系的理论，而且支撑完好的硬件驱动程序、网络通讯协议与多处理器的架构，其源码的揭露更有利于操作体系嵌入式运用。
依据上述剖析，笔者开发了依据ARM和DSP芯片的双核嵌入式体系。体系充分运用了ARM和DSP的各自特色，既能够运用ARM和DSP芯片进行协同开发，也能够运用ARM或DSP进行独立开发。操作体系选用了Linux，以利于充分发挥体系的效能。
1 体系的全体规划
因为ARM芯片的操控功用较强，在嵌入式体系中ARM首要用于操控和少数的数据处理。这样，一方面要求CPU要低功耗和有满意的时钟频率来运转操作体系，以满意便携式的要求;另一方面也要求其有满意品种的接口，以利于功用的扩展。依据以上考虑，在开发渠道中选用HY7202作为CPU。
DSP作为数据运算部分，能够充分发挥其对数字信号处理的一起优势。TI公司的C54xx系列16位定点DSP以其高性价比遍及运用于各类通讯、便携式运用傍边。考虑到对数字视频和数字图像等大数据吞吐量运用场合的处理要求，选用TI公司的TMS320C5416芯片。其时钟频率最高可到达206 MHz，体系全体框图如图1所示。
图1体系全体硬件结构框图
体系软件渠道结构如图2所示，软件渠道分ARM部分和DSP部分，以及ARM和DSP的接口软件规划部分。ARM部分以Hynix公司PATCH的ARM Linux Version 2.4.18为操作体系，并在此根底之上移植Linux规范库GLIBC、LIBJPG、LIBPNG、IMLIB、LIBWWW、LIBFLASH及汉字库。图形界面以Microwindows 0.9及其控件库FLNX供给嵌入式图形界面渠道。体系渠道具有强壮的网络通讯功用，经过渠道WEBSERVER、FTP、TELNET、INETD等网络工具和运用程序能方便地开发依据Internet的网络终端、长途操控、长途数据收集、长途数据处理产品。在运用程序层上，体系渠道集成窗口管理程序，全中文化网络浏览器(支撑HTML、XML)，Flash播放器(支撑Flash4、Flash5、Flash6)，文本编辑器，游戏等用于PDA开发，机顶盒上网解决方案，以及可用于嵌入式数据收集、处理的虚拟示波器等。
图2体系软件的全体结构
DSP部分经过供给完好的HPI驱动程序(DSP部分)及通讯协议，经过添加相应数据处理程操控算法程序，运用HPI并行接口与主机ARM通讯进行数据交换，可用于各种实时处理，操控范畴。
此外，DSP和ARM能够各自作为独立的体系运用，它们均有完好的子体系软件。子体系之间联络的中心是DSP器材自身带有的HPI接口。
2 ARM和DSP的通讯接口规划
(1) DSP的HPI口介绍
HPI是TMS320C54X等芯片供给的一种并行端口，专门用于DSP和外部主机并行通讯。HPI接口有规范HPI接口和增强型HPI接口。关于 C5416和C5420DSP器材，它们的主机接口为增强型主机接口。规范HPI接口是一个8位总线接口，经过2个8位字节组合在一起构成1个16字。增强型HPI接口分8位和16位两种。8位增强型主机接口和规范HPI接口操作时序相同，首要差异在于规范型只能拜访2 KB专用RAM，而增强型能够拜访DSP的整个RAM区。16位增强型HPI接口选用16位总线，只需一个主机操作就能完结拜访操作。
(2) HPI硬件连线
HMS30C7202与TMS320C5416接口电路如图3所示。体系将HPI接口一切操控寄存器、地址寄存器、数据寄存器一致编址，映射到HMS30C7202物理地址0X0C000000开端的I/O内存空间。
图3DSP和主机双向通讯
运用地址线RA\[3:0\]发生HPI拜访所需的操控信号。A0与A1决议拜访寄存器类型。A2决议拜访的是榜首个字节仍是第二个字节：A2=0时，表明写入的数据为榜首个字节;A2=1时，表明写入的数据为第二个字节。在HPI-8中一切地址线和操控线是在HDS1和HDS2的下降沿采样，而不是由 HR/W决议，因而HR/W经过地址线A3表明当时操作是读仍是写，而数据锁存信号由nRCS3和nRW0相与后一起发生。KSCAN[2]设置为 HMS30C7202的PORTA中止输入脚，DSP经过中止办法与Linux底层HPI驱动程序通讯。
3 ARM和DSP的通讯接口驱动程序规划
Linux是Unix操作体系的一种变种。在Linux下编写驱动程序的原理和思维彻底相似于其他的Unix体系，但它和DOS或Window环境下的驱动程序有很大的差异。Linux驱动程序能够编译进内核，也能够模块办法动态地参加和卸载。Linux的这种特色可依据方针体系削减内核，更适合于嵌入式体系。
(1) Linux驱动程序基本原理
在Linux中一切设备分为字符设备、块设备和网络设备三种，一切设备都当作一般文件，因而能够经过用操作一般文件相同的体系调用来翻开、封闭、读取和写入设备。体系中每个设备都用一种设备特别文件来表明。
在Linux中，设备驱动程序是一组相关函数的调集。它包括设备服务子程序和中止处理程序，每个设备服务子程序只处理一种设备或许严密相关的设备。其意图便是从与设备无关的软件中承受笼统的指令并履行。当履行一条恳求时，具体操作是依据操控器驱动程序供给的接口，并运用中止机制去调用中止服务子程序合作设备来完结这个恳求。设备程序运用结构file_operations与文件体系联络起来。在Linux下驱动程序装载如图4所示。
图4模块连接到内核暗示
(2) HPI驱动程序
HPI接口可用I/O端口办法,也能够用I/O存取办法。体系渠道选用I/O存取办法，将HPI拜访操控寄存器、数据寄存器、地址寄存器，映射到内存物理地址为0X0C000000开端的空间，经过拜访存储器指令对HPI进行操作。HPI具体物理地址界说如下：
#defineHPI_BASE0X0C000000//HPI基地址
#define HPD_READ_LOWHPI_BASE+0X0012
//读数据寄存器榜首字节
#define HPA_WRITE_HIGHHPI_BASE+0X000C
//写地址寄存器第二字节
在Linux下，相似Windows，程序不能直接拜访物理地址。设备驱动程序是内核的一部分，它像内核中其他代码相同运转在内核形式，驱动程序假如犯错就会使体系遭到严重破坏，因而需要将物理地址映射到内核空间。在Linux下经过virtul_address= (u32)ioremap(HPI_BASE,HPI_LENGTH)完结。驱动程序首要结构如下：
struct file_operations hpi_fops={
owner:THIS_MODULE,
read: hpi_read,
write: hpi_write,
poll : hpi_poll,
open: hpi_open,
release: hpi_release,
};
HPI通讯协议选用帧结构，因为增强型HPI接口答应拜访DSP内部RAM一切空间，体系通讯在DSP内部分配2 K字(16位)作为帧缓冲区，读写各1 K字，协议选用一位滑动窗口协议。帧格局如表1所列。
结语
本文介绍了运用ARM和DSP双CPU构成的双核嵌入式体系的硬件渠道，以及源代码敞开的Linux作为嵌入式体系中操作体系的办法，给出了体系规划的全体框图，具体介绍了ARM和DSP通讯接口的规划。这一规划办法能够适用于大多数现代嵌入式体系的规划，有必定的实用价值。
参考文献
1 http://www.kernel.org
2 www.linuxdevices.com
3 http://kernelnewbies.org/documents/kdoc
4 Michacl K.Johnson Erik W.Troan. LINUX编程威望攻略. 龙华乔，胡以迳译. 北京：中国电力出版社，2001
5 徐盛，胡剑凌. 数字信号处理器开发实践. 上海：上海交通大学出版社，2003
6 胡剑凌，徐盛. 数字信号处理体系的运用和规划. 上海：上海交通大学出版社，2003
