大型仪器设备远程视频监控系统的硬件设计

作者：时间：2012-03-12来源：网络收藏

2 主从处理器接口设计
在使用ARM和DSP的嵌入式系统设计中，如何高效方便地实现ARM控制器和DSP之间的数据通信是很重要的一部分。
PCI总线即外围部件互联总线，是先进的高性能32／64位地址数据复用局部总线，可同时支持多组外围设备。PCI局部总线不受制于处理器，为中央处理器及高速外围设备提供一座桥梁。PCI总线的运行速度快，它采取总线主控的方式来加速执行高吞吐量、高优先级的任务。P CI总线的存取延迟时间极小，它独特的同步操作功能可以保证处理器能与总线主控同时操作而不必等待后者的完成。另外，PCI总线还具有可扩展性强和支持线性突发传输等特点。
很多DSP芯片采用HPI口来与外部总线进行通信，如果要和CPU进行通信，则一般要通过增加PCI总线控制芯片来实现。而SPCT6100内部已经集成了PCI总线接口，通过PCI总线接口能够对比特流数据进行编码，并实现与NUC960主处理器单元的无缝对接。SPCT6100的PCI总线上32位地址／数据复用引脚及其他大部分控制引脚与NUC960的相应引脚可以直接相连。

3 系统硬件设计与实现
3．1 电源模块
在本系统中，ARM处理器NUC960需要两种电压，一种是1．8 V的内核电压，另一种是3．3 V的I／O电压；而DSP处理器SPCT6100需要3种电压，即1．2 V的内核电压、2．5 V的DDR驱动电压和3．3 V的I／O电压。然而，在外围设备中，许多器件还要求5 V供电，例如USB接口和电流检测电路等。因此，为了便于电源管理，本系统采用5 V电源输入。由于输入电压和输出电压之间的压差并不接近，如果采用LDO型线性稳压器作为输入端电源芯片，则功率消耗较大，并不合适。本系统采用TPS54386作为输入端电源芯片，经过外接合适的电感和滤波电容能够同时得到3．3 V和1．8 V两种电压。TPS54386是DCDC转换芯片，其输出电流可以高达3 A，且工作效率高，工作状态稳定，能够适合本系统的要求。另外，可以使用LDO型电源芯片来实现3．3 V到2．5 V和1．8 V到1．2 V的电平转换。
3．2 存储器模块
NUC960内部的程序存储器和数据存储器是无法满足系统运行要求的，为了满足设计目标的需要，本系统扩展了Flash和SDRAM两种存储器。
NOR Flash是Flash的一种，它的写入和擦除速度较慢，但随机读取速度快。NOR Flash带有SRAM接口，有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节。NOR Flash最大的特点是芯片内执行，这样应用程序可以直接在Flash内运行，不必再把代码读到系统RAM中。本系统所用的NOR Flash容量为2 Mx16 bits，用来存放系统启动代码、操作系统内核和文件系统。由于NUC960自身EBI接口支持扩展Flash，因此电路相对比较简单。
和Flash不同，SDRAM不具有掉电保持数据的特性，但可读可写，且存取数据的速度很快，因此SDRAM在系统中主要用作程序的运行空间、数据及堆栈区。为了充分发挥32位CPU的数据处理能力，本系统采用两片16位数据宽度的SDRAM并联构建32位的存储器系统，其中一片作为高16位，另一片作为低16位，两片SDRAM均与NUC960的EBI总线连接，可满足系统相对复杂的运行要求，电路如图2所示。

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