當(dāng)前位置:首頁 > 嵌入式 > 嵌入式硬件
[導(dǎo)讀]嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其主要由嵌入式處理器、 相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng).

1 引言

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其主要由嵌入式處理器、 相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成。使用嵌入式系統(tǒng)技術(shù),不僅可以實(shí) 現(xiàn)硬件和軟件的集成優(yōu)化,而且具有多任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)化功能?;谇度胧较到y(tǒng)的以上優(yōu)點(diǎn),針 對(duì)星圖識(shí)別大數(shù)據(jù)量、實(shí)時(shí)響應(yīng)速度和高可靠性等特征,以及方便以后的遠(yuǎn)程控制,本文提 出一種以SBC+DSP 為硬件平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng),并說明其特征。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成和框圖

在星圖的識(shí)別系統(tǒng)中需要進(jìn)行大量的星圖數(shù)據(jù)的處理工作,并且需要存儲(chǔ)星表數(shù)據(jù),利用一般的嵌入式系統(tǒng)很難滿足其數(shù)據(jù)量和實(shí)時(shí)性的要求,為此提出一種帶數(shù)據(jù)處理模塊的嵌 入式系統(tǒng),這樣不僅可以大大增強(qiáng)其數(shù)據(jù)處理能力,而且可以節(jié)省大量的系統(tǒng)資源,用于完 成其他的控制工作。SBC+DSP 嵌入式系統(tǒng)主要由單板電腦(SBC)和一些功能模塊組成,用 戶在系統(tǒng)提供的交互界面來完成對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)管理、控制工作。整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1 所示:

2.2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了達(dá)到系統(tǒng)的性能要求,高數(shù)據(jù)處理能力、實(shí)時(shí)響應(yīng)能力、成本和可靠性,各子模塊的硬件選擇分別如下。

SBC 系統(tǒng)采用研華的PCM-9375,具有最大500 M 的CPU 頻率,支持多個(gè)串口通信接口和USB2.0 通信接口;硬件平臺(tái)支持WinCE6.0 或Windows XPE 嵌入式操作系統(tǒng),能夠 支持CF 卡啟動(dòng);具有增強(qiáng)的IDE 總線接口和PC/104 外部擴(kuò)展接口。是一款高性價(jià)比、低 功耗無風(fēng)扇單板電腦,適合于大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境,并且具有高的系統(tǒng)可靠性。

DSP 子系統(tǒng)采用DM642,專用于數(shù)字媒體應(yīng)用的高性能32 位定點(diǎn)DSP,其工作主頻最高可到720MHz,具有多路視頻輸入輸出口,能夠?qū)崿F(xiàn)與視頻信號(hào)的無縫連接。由于DSP 器件中采用的哈佛結(jié)構(gòu)、多總線結(jié)構(gòu)和片內(nèi)DMA 電路與局部總線,使其能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的 并行操作,具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和信息處理能力。

PC104 采集模塊采用中泰的PM516,具有模擬和數(shù)字兩種接口,模擬輸入部分:輸入 通道數(shù):單端32 路,雙端16 路;輸入信號(hào)范圍:0~10V,-5V~+5V;輸入精度:12Bit; 最大采樣頻率:75KHz。數(shù)字部分:電平方式為TTL,輸入、輸出通道數(shù)均為16 路。

2.3 SBC+DSP 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

DSP 采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu),具有獨(dú)立的程序和數(shù)據(jù)空間,允許同時(shí)存取程序和數(shù)據(jù),由于其高速的數(shù)據(jù)處理能力被廣泛地應(yīng)用于圖像處理領(lǐng)域,但是單獨(dú)的DSP 系統(tǒng)不能夠提供友好的人機(jī)交互界面。嵌入式單板電腦雖然具有豐富的外部擴(kuò)展接口和友好的人機(jī)界面,但其系統(tǒng)資源有限,不適合進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理操作。為了使系統(tǒng)滿足這兩方面的功能,本系統(tǒng)將兩者結(jié)合起來,現(xiàn)實(shí)優(yōu)勢互補(bǔ)。主要特點(diǎn)如下:

1)整個(gè)系統(tǒng)采用了分布式的控制原理,將各個(gè)功能模塊單獨(dú)“隔離”,使每個(gè)模塊都能夠單獨(dú)工作,但同時(shí)又能夠完成集中獲取數(shù)據(jù)、集中管理和集中控制的目的。這種控制方式大大改善系統(tǒng)的可靠性。

2)從圖1 可以看出,DSP 子系統(tǒng)可以作為一個(gè)獨(dú)立的高速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),這個(gè)高速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)本身具有數(shù)據(jù)處理、可編程開發(fā)的特點(diǎn)。DSP 系統(tǒng)主要是完成圖像數(shù)據(jù)的采集,并進(jìn)行濾波、信息提取和識(shí)別等算法處理,然后將獲取的有用數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的接口傳遞給主系統(tǒng)。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式充分利用DSP 系統(tǒng)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能和SBC 嵌入式操作系統(tǒng)的管理、操作以及遠(yuǎn)程通信功能。

3)其將通用操作系統(tǒng)與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)相結(jié)合,嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與專用信號(hào)處理器相結(jié)合。軟硬件相輔相成集中統(tǒng)一地完成設(shè)備控制與信號(hào)處理,使整個(gè)系統(tǒng)的性能與可靠性得到進(jìn)一步提高。

4)SBC 系統(tǒng)安裝windows XPE 嵌入式系統(tǒng),它是windows XP profession 的組件化版本,其界面于普通的XP 系統(tǒng)沒有差別,使其更適合大多數(shù)windows 用戶的習(xí)慣。

5)用戶應(yīng)用程序的開發(fā)可以在普通的PC 機(jī)上用相應(yīng)的軟件進(jìn)行,完成后將其移植到目標(biāo)系統(tǒng)即可。

6)由于采用了低功耗的設(shè)備,與傳統(tǒng)的PC 機(jī)+DSP 系統(tǒng)相比較,其降低了整個(gè)系統(tǒng)的功耗、成本。

3 工程應(yīng)用

進(jìn)行星圖識(shí)別的整個(gè)系統(tǒng)的流程如圖2 所示:

其中嵌入式系統(tǒng)的 DSP 子模塊來完成星圖的采集并對(duì)星圖作預(yù)處理工作,包括去除噪聲,圖像的分割,用于后面的星圖識(shí)別工作。處理前后的結(jié)果分別如圖2,圖3;

比較處理前后的兩幅圖可以看出,圖像的信噪比明顯得到了提高。試驗(yàn)證明圖像數(shù)據(jù)的采集率高達(dá)25 幀/s,而完成上述處理過程的時(shí)間

4 結(jié)論

本論文的創(chuàng)新點(diǎn)在于提出了一種將高速數(shù)據(jù)處理的數(shù)字信號(hào)處理器和具有嵌入式內(nèi)核的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合起來,設(shè)計(jì)出一種嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)。使系統(tǒng)不僅具有嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)特性,而且還具有DSP 高速數(shù)字信號(hào)處理的能力,為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)量和實(shí)時(shí)性處理提供了有力的支持,且其較傳統(tǒng)PC 機(jī)+DSP 控制系統(tǒng)在可靠性、體積、功耗、性價(jià)比等方面都具有明顯的優(yōu)勢。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動(dòng)力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉