Blackfin处理器的网络应用

网络应用概述

在现代家庭智能网络应用中，应用本身将覆盖局域网、广域网和个人网三种网络类型，需要传输的数据类型包括视频数据、音频数据、语音数据以及控制命令等其他数据。通过网络的连接，人们可以在家中通过广域网接收外面的数据类型，也可以通过lan来控制和连接所有房间中支持网络的设备，而不同网络之间的通信和传输需要遵循同一个通讯模型——osi模型。

osi开放系统参考模型将网络传输为分七层，自底向上依次分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，不同类型的层会支持不同类型的应用内容或者协议标准。图1给出了嵌入式处理器如何实现上述这种七层的模型。在一个嵌入式网络处理器中，包括mac和phy部分，它们对应着物理层和数据链路层；而在其上运行的通用软件模块如tcp/ip协议栈，则对应着网络层和传输层；而运行在协议栈上层更高级的应用例如http、ftp，则对应着会话层、表示层和应用层。

对于嵌入式网络处理器，需要满足两点应用上的要求。第一，与外部网络芯片组的连接必须简单易行。第二，能够高效地运行网络协议栈。另外，对于产品级设计还需要考虑成本、功耗等其他因素。

blackfin处理器内核架构

blackfin产品均具有先进的处理器架构，无论是操作系统、网络协议栈，还是视频/音频算法程序，都可以高效地完成。blackfin处理器是adi公司和intel公司在1999年合作设计的具有创新架构的新型处理器。它的功能不局限于传统意义上的数字信号处理器+增强的指令集，也不仅仅是一款加入特殊运算单元的处理器。实际上，blackfin处理器内核将传统dsp和微控制器的优点融为一体，因此它的架构兼顾事件控制以及纯算法运算处理功能，并且能够达到很高的性能。如图2所示，对于当前流行的嵌入式应用，mcu+dsp的系统架构，单片blackfin处理器均可胜任。

blackfin处理器应用实例

以adsp-bf536/537处理器为例，它们是增强了外设接口的bf531/532/533处理器的扩展产品，外设方面它增加了具有增强性dma子系统的10~100m以太网mac，增加了具有32个邮箱的can 2.0b控制器等功能，它们支持与片外同步/异步存储器的无缝连接。
以下给出了bf536/537在三个不同领域的网络应用例子。

实例一： 可视电话

如图3所示，这是一个使用bf561处理器实现视频电话的参考设计系统框图。其中的bf561是单个芯片，但内部有两个对等的bf533内核，它可以通过外部通用总线单元ebiu和网络控制芯片连接。以太网控制芯片为lan91c111，它也可以连接wlan等无线网络控制芯片，实现无线网络连接功能。bf561可以负责操作系统事件调度以及视音频的同步处理。另外，它通用异步接口支持红外线传输协议。

在硬件方面，它支持麦克风输入，4~8khz的采样率。视频格式支持ntsc、pal、s-video。数据通信接口为以太网口和串行口。在软件方面，它支持g.711、g.723、g.729和aec回波抵消等协议，视频支持h.263/h.264算法，多种分辨率，支持多种通信协议，操作系统为uclinux。

实例二：电力线监控设备

如图4所示，这是一个电力线监控设备参考设计框图。它使用了bf536/537处理器，外接phy实现控制的网络控制芯片。前端波形采集一般是电压和电流两路采集，经过低通滤波器、放大器，得到模拟的dc分量后，经过adc转化成数字分量后，传输给blackfin处理器作fft等波形处理，处理结果根据应用可以通过不同的网络传送出去，如以太网或者光网络或者can总线。同样，通过外界rs232驱动芯片还可以实现板级的数据交换。

实例三：网络摄像头

如图5所示，这同样是采用了bf537处理器外接phy实现控制的网络控制芯片，通过spi外接802.11控制芯片来实现wi-fi无线网络功能；通过外设接口，bf537接收音频和视频数据，经过bf537处理后，通过有线网络或无线网络发送出去。另外，处理器还可以通过uart和gpio接口来发送控制信号，或者接收外部的传感器信号进行处理。网络摄像头的功能包括可编的视频分辨率，支持motion jpeg和mpeg-4视频压缩标准，g.711音频压缩标准，可配置的数据带宽以及帧率等。

如何基于blackfin处理器开发网络应用

adi公司提供丰富的基于blackfin处理器的网络应用方案，不同的方案对应不同的产品特性、上市时间、成本等考虑因素，用户可以根据自身应用情况合理选择。图6给出两类低成本的方案（a类/b类）。其中a类不仅需要网络支持，还需要文件系统等更多的资源。b类应用是一种相对较为简单的应用，不需要操作系统提供众多的资源。

a类应用具有多个不同优先级的任务以不同的速率执行，这样的任务可以包括数据采集、数据处理、用户控制界面以及协议管理等，一般需要考虑使用操作系统来简化管理过程。b类应用只有几个简单的任务在执行，不需要非常频繁和复杂的任务调度，一般不需要使用操作系统。
由以上看出，使用blackfin处理器以及adi公司提供的工具和资源进行设计和开发是非常容易和便利的，通过减小设计难度和缩短研发周期，可以有效地缩短产品的面市时间，从而为客户赢取更多市场优势。

更多详细内容，敬请登录中电网在线座谈网址：