单位文秘网 2021-10-07 08:10:44 点击: 次
摘 要 嵌入式技术已经逐渐广泛应用于生产生活的各个领域之中,本论文对基于嵌入式技术实现的无线局域网数据传输系统进行了开发设计,给出了嵌入式无线数据传输系统的总体硬件结构,在此基础上对系统架构进行了优化,给出了并行处理架构方案,并结合嵌入式技术对系统软件进行了功能设计与开发,对于进一步提高嵌入式技术在局域网数据传输领域中的应用具有一定借鉴和指导意义。
关键词 嵌入式系统;局域网;无线传输
中图分类号TP393文献标识码A文章编号 1674-6708(2010)31-0245-02
0 引言
目前,嵌入式系统的各种成熟的产品都已经广泛应用于家电、通信、工业控制等领域。目前,应用最为广泛的领域诸如信息电器、移动计算设备、网络设备、工控、仿真、医疗仪器等。此外,随着Internet用户的不断增多,嵌入式系统今后的发展无疑要面向系统化、网络化。随着数字化通信,数字化家电和控制领域等巨大需求的牵引下,嵌入式系统的发展如火如荼,伴随着集成程度的不断提高,嵌入式系统已愈加趋于智能化,开发嵌入式智能系统必然是未来嵌入式系统发展的方向。
本论文主要针对目前研究广泛的局域网无线数据传输系统,利用嵌入式技术进行系统开发设计,以期实现无线局域网数据的传输,并以此和广大同行分享。
1 局域网无线传输嵌入式系统硬件设计
1.1 系统结构设计
该系统为一个时分信道的局域无线通信系统,由若干终端(公共信息终端机)和一个中心站(公共信息服务器)组成。每个终端只与中心站进行点与点通信。
中心服务器可以采用性能较高的32位CPU/MPU,可以使用键盘输入和LCD接口;有丰富的I/O资源,比如USB,Ethernet接口。用户可以通过TCP/IP和别的主机或Internet联网。中心服务器具备较大的信道容量,并且有良好的扩充性。中心服务器的发射功率,灵敏度,通信速率与无线收发模块有关。用户终端采用智能电源管理技术,具备较低的功耗和较小的体积。系统的框图如图1所示。
图1系统的硬件结构框图
在本系统实际应用中,无线终端对处理速度有严格的需求,仅靠单DSP系统已经不能适应超大运算量的要求,尤其是在运算量大,处理复杂,数据吞吐量也很大的情况,必须采用实时性强、精度高和具备高数据吞吐量连接网络的大规模并行处理系统。在本系统中采用DSP并行处理系统来实现。它是一种可重构的、可扩展的通用系统,一方面,可以通过灵活的软件编程来适应处理问题的变化和算法的发展;另一方面, 可以通过简单的硬件扩展来适应处理规模的变化。
1.2 并行DSP处理系统架构设计
目前的嵌入式系统开发,许多并行处理系统采用共享总线来实现一种共享存储器通信机制。这种共享存储器通信机制虽然仍被用来实现处理器间的数据传输,但是却已经慢慢显露出它的不足。只要系统中处理器的数目不是太多,整个系统的数据吞吐量不会受到太大的影响。然而,今天的大多数处理器(如SHARC)都是单周期机制,即对存储器的存取都发生在一个时钟周期,这样,处理器都连接到一个共享存储器的系统中,势必存在着总线竞争问题,存储器的数据吞吐量受到很大的影响。
为了解决上述问题,在本论文中,通过一种称为“初级/次级”总线网络的思想可以缓解这种总线竞争。在该系统中,先由一个背板总线作为初级总线体系,DMA控制器及FIFO构成的桥接电路使初级总线和次级总线彼此分离,每个次级总线都与系统中的一部分DSP处理器及存储器相连,这部分DSP之间通过次级总线形成相邻的模式,彼此通信只需要通过次级总线,不用影响初级总线和其他次级总线,从而缓解了对共享总线的竞争。在该并行处理系统中,位于初级总线上的某个处理器发起一次数据传输操作,这里假定初级总线和次级总线的数据吞吐量是不同的,桥接电路起到了数据缓冲的作用。
2 嵌入式系统软件的设计
由于该局域网无线数据传输系统采用uClinux 操作系统管理系统的资源,相对于传统的单片机,更类似一台微型计算机系统,具有更强的性能和不同于传统单片机的软件设计方法,其软件结构包括加载程序、uClinux内核、系统调用接口和应用程序。
加载程序负责在加电后对微处理器进行必要的硬件设置,初始化内存,并把uClinux 内核映像从Flash 中复制到内存,把控制权交给内核,使内核运行,最终使应用程序运行。uClinux内核作为应用程序控制系统硬件的接口,提供应用程序对硬件的间接访问,在具体设计中,对微处理器中内置A/D 转换器的操作、对键盘的操作以及对LCD的操作由在uClinux下编写的设备驱动程序完成,这些驱动被编译进uClinux 的内核。
基于μClinux应用系统工作时,首先对CPU初始化,接着进行操作系统初始化,主要任务控制块初始化(TCB),TCB优先级表初始化;空任务的创建;新任务创建,并可在新创建的任务中在创建其他的新任务,最后调用OSSTART()函数启动多任务调度。
3 结论
本文对嵌入式系统的设计与开发进行了初步的探索,设计了一种运用DSP和嵌入式实时操作系统中移植的方法来实现的局域无线数据传输系统,该系统可以应用在电力监控、电力抄表、导盲、气象监测、工业控制、金融无线交易系统、交通图像实时监控系统、煤矿安全系统等诸多领域,具有较强的实用价值,因而是值得推广的,同时这些研究也为后续的研究工作打下了必要的基础。
参考文献
[1]唐伟,张建波,范文宾.基于GPRS技术的远程抄表系统设计[J].电力系统通信,2004(11):38-40.
[2]何小庆.嵌入式实时操作系统的现状和未来[J].单片机与嵌入式系统应用,2001(3):9-11.
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