基于ARM7系列处理器的高性能数据采集系统开发探索方案

4软件设计部分

软件部分要分别编写S3C4510B部分的程序和CPLD控制程序。前者可分为μC/OSII的移植和各个应用程序的编写，后者用VHDL语言实现。

对于S3C4510B部分，根据整个装置实现的功能和对他的要求进行系统任务分割，并根据实际需要为各个任务分配优先级。系统大致可分为如下几个任务：初始化CPLD控制参数;对FI FO的读取;与上位机的TCP/IP通讯;与上位机的串口通讯。对应每个任务，需要编写相应的应用程序，软件设计部分的关键技术有：

(1)μC/OSII内核向S3C4510B中的移植，要根据处理器的特点合理地修改μC/OS II的3个与处理器相关的文件：OS_CPUH，OS_CPU_AASM，OS_CPU_C.C。主要是将文件中的汇编指令，改为ARM7的汇编指令，并根据CPU的特点对文件中寄存器的初值进行改写。

(2)内存配置问题。对于存储器容量的设计，要综合考虑μC/OSII内核代码和应用程序代码的大小。每个任务是独立运行的，必须给每个任务提供单独的栈空间(RAM)，RAM总量的计算公式为：

RAM总量=应用程序的RAM需求+内核数据区的RAM需求+各任务栈需求之总和+最多中断嵌套所需堆栈

(3)TCP/IP协议在μC/OSII中的实现。为了满足嵌入式设备与Internet网络直接交换信息的要求，在μC/OSII中又移植了LwIP协议栈。

LwIP是瑞士计算机科学院(Swedish InSTitute of Computer Science)的Adam Dunkels等开发的一套用于嵌入式系统的开放源代码TCP/IP协议栈。LwIP的含义是Light Weight(轻型)IP协议。LwIP可以移植到操作系统上，也可以在无操作系统的情况下独立运行。LwIP TC P/IP实现的重点是在保持TCP协议主要功能的基础上减少对RAM的占用，一般他只需要几十k的RAM和40 k左右的ROM就可以运行，这使LwIP协议栈适合在低端嵌入式系统中使用。

LwIP的特性有：支持多网络接口下的IP转发;支持ICMP协议;包括实验性扩展的的UDP(用户数据 报协议);包括阻塞控制、RTT估算、快速恢复和快速转发的TCP(传输控制协议);提供专门的内部回调接口(raw API)用于提高应用程序性能。

LwIP可以很容易地在μC/OSII的调度下，为系统增加网络通信和网络管理功能。LwIP协议栈在设计时就考虑到了将来的移植问题，他把所有与硬件，OS，编译器相关的部份独立出来，放在/src/arch目录下。因此LwIP在μC/OSII上的实现就是修改这个目录下的文件，其他的文件一般不应该修改。在驱动中主要是根据S3C4510B内的以太网控制特殊功能寄存器，编写网络接口的处发送包、接收包函数，初始化以及用于以太网控制器的外部中断服务程序。

5结语

采用基于ARM7的S3C4510B嵌入式微处理器，可以使系统小型化，便于提高性能以及与各种外设连接扩展，同时降低了成本。μC/OSII作为一个源代码公开的操作系统，在具体应用种稳定可靠。本系统采用ARM7+μC/OSII开发设计，具有精度高、运行稳定、实时性好、抗干扰能力强、性价比高的特点，可以在各种工业场合中广泛应用，达到了设计的初衷。