基于ARM和DSP的嵌入式智能仪器系统设计

　　1 引言

　　随着智能仪器及控制系统对实时性信号处理的要求不断提高和大规模集成电路技术的迅速发展。越来越迫切的要求有一种高性能的设计方案与之相适应，将DSP技术和ARM技术结合起来应用于嵌入式系统中，将会充分发挥两者优势以达到智能控制系统中对数据的实时性、高效性的通信要求。该嵌入式系统要求实时响应，具有严格的时序性。其工作环境可能非常恶劣，如高温、低温、潮湿等，所以系统还要求非常高的稳定性。

　　2 嵌入式系统的总体设计

　　2.1 核心器件的主要功能

　　ARM和DSP分别选用Cirrus Logic 公司的EP7312、TI公司的TMS320VC5402。充分利用ARM丰富的片上资源和DSP强大的信号处理功能，实现高效性、实时性的信号处理及网络通信功能。

　　EP7312是专为高性能、超低功耗产品而设计的微处理器，采用ARM7TDMI处理器内核，具有8kB高速缓冲存储器，支持存储器管理单元，片内集成了液晶显示器控制器，键盘扫描器，数字音频接口，完全的JTAG等功能，广泛地应用于嵌入式领域。TMS320C54x DSP提供了McBSPs（多通道缓冲串口）；6通道的DMA控制器；可以与外部处理器直接通信的8位增强HPI（主机接口）。选择这样的SOC（片上系统）作为该系统的核心器件，使得其稳定可靠并具有广泛的扩展功能。

　　2.2 系统总体设计及工作原理

　　系统总体设计框图如图1所示。本系统主要是实现信号的实时性处理及传输，满足工业现场及各种测量仪器的高可靠性要求。ARM有丰富的片上资源，适合嵌入式系统的开发，在该嵌入式系统中，ARM主要负责操作系统的运行、任务管理和协调以及DSP的控制任务，完成数据的远程通信。扩展了外部扩展了多种外设，如通用串口、LCD显示屏，以太网接口。通过连接以太网控制器实现网络化功能。在ARM中移植了Linux操作系统和实现了系统外部硬件接口的驱动程序。由DSP执行计算密集型操作，实现多种信号处理算法，然后将处理后的数字信号通过主机口接口（HPI）与ARM通信。再由ARM通过以太网控制器将数据传输到网络，实现了远程控制与监测。