嵌入式系统的实时数据接口扩展

    关键词：嵌入式系统 μClinux 实时多媒体 接口扩展

嵌入式系统目前已广泛应用于信息家电、网络通信和工业控制等各个领域。典型的嵌入式系统主要由嵌入式硬件和软件构成，其中硬件部分的核心为嵌入式处理器。与通用处理器相比，其在功耗、体积、成本等方面都受到应用要求的制约。嵌入式系统的软件部分可以像计算机一样使用操作系统，目前已有许多成熟嵌入式操作系统，如VxWorks、pSOS、Nucleus、Windows CE 以及嵌入式Linux 等。当然，在一些简单应用中许多嵌入式系统的软件并没有使用操作系统，只有一些循环控制。这样，软件复杂度大大降低，从而减少存储器的容量要求，但是这样的软件在重复使用、网络支持等方面的能力相对较弱。

ARM系列内核是目前嵌入式处理器中广泛使用的内核。采用ARM内核的处理器具有体积小、功耗低、成本低和性能高的特点。在全球有众多生产ARM内核处理器的厂商。

Linux是一种很受欢迎的开放源码操作系统，原先被设计应用于桌面系统，后被广泛应用于服务器。由于其开放源码和内核可裁减等特性，Linux逐渐被修改用于嵌入式领域。目前已有多个嵌入式应用的版本，μClinux 是其中的一个分支，最早被设计应用于微控制领域。其最大特征就是没有MMU(内存管理单元)，很适合于许多低端的、没有MMU的嵌入式处理器。

本文设计了一种嵌入式系统用于多媒体实时数据的网络传输。ARM内核处理器与嵌入式 Linux 是目前嵌入式应用中的一种典型组合，选用了 Samsung 公司的16／32位ARM7TDMI 内核的网络处理器 S3C4510B 为嵌入式硬件核心，μClinux 为操作系统。该系统支持完整的TCP／IP协议以及许多其它的网络协议，同时它具有很低的成本。
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1 嵌入式系统的构成

1．1 硬件系统

嵌入式硬件系统主要由 CPU、Flash ROM、SDRAM、以太网物理层、FIFO以及CPLD等芯片构成，如图1所示。

(1) CPU

本系统采用了 ARM7TDMI 内核的 RISC 处理器S3C4510B。该芯片具有如下一些主要特点：

8／16／32位的外部总线支持 ROM、RAM、Flash 存储器、DRAM 和外部I／O；

·8K 字节的 Cache；

·一个I2C 接口；

·一个带 MII 接口的100Mbps／10Mbps 以太网控制器；

·两个 UART 通道；

·两个通用 DMA 通道；

·两个 HDLC 通道；

·18个通用I／0通道；

·两个32位定时器；

·共有21个中断源，其中4个用于外部中断；

·一个内部 PLL 用于提供高频率的系统时钟，最高系统时钟可达50MHz。

由此可见，S3C4510B 很适用于低端的网络设备，如集线器、交换机、家庭网关等。

(2)Flash ROM 和 SDRAM

Flash ROM 和 SDRAM 构成了系统的存储空间。其中Flash ROM 作为程序存储器，用于存放操作系统、应用程序等；SDRAM为系统内存。

(3)以太网物理层和串行接口芯片

CPU 内部的以太网控制器只提供了MAC(媒体接入控制器)，需在外部接一个物理层芯片完成编解码和时钟恢