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Blackfin 优化的系统设计资源简化汇聚式应用  2010年04月21日 星期三 下午 02:54
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当今的应用已经无处不在,全球每年生产数十亿颗微,其中大部分被广泛应用于各类系统,从消费电子、通信终端及系统设备、、系统到航空航天,无处不能 看到应用的身影。在硬件平台方面以及数字信号()产品无论从品牌、成本、功能特性方面选择数以千计,您完全可以针对您的目标应用对成本、处理能力、功耗要 求、集成度、开发周期、技术难度等具体要求,精心选择出最具综合优势的硬件核心平台。而在操作系统方面,您同样不再会有桌面应用中几乎无可选择的尴尬,无 论是开放源代码的阵营的各种商业版本或免费版本,还是WinCE、vxWorks等“重量级” 平台,抑或针对特定应用优化的如Windows Mobile、Symbian、Android等,您同样可以为您的目标应用选择一款最佳的操作系统软件平台。

硬件平台之外,操作系统的选择对于正在从事新的开发项目的工程师来说同样重要。对于Blackfin来说,除了本身的独特性能特性优势外,强大的操作系 统资源是该获得广泛应用的另一个关键因素。Blackfin支持包括Visual自带的操作系统(VDK)、ThreadX、uC和Nucleas等获得 业界广泛应用的操作系统,避免了工程师在从其它平台移植到Blackfin 平台时因更改操作系统而延长终端产品开发周期。这些操作系统各自具有不同的特性和功能以及具有不同的价格、版权费用条款。从特性上看,有代码非常紧凑、复 杂度低的操作系统(VDK),有复杂、具有丰富特性的操作系统(如uC),具有极高可靠性的INTEGRITY,专注于汽车市场需求的RTA- OSEK,等等 。下面将对以下几类操作系统进行简要介绍。 

Blackfin支持的主要操作系统及第三方供应商列表。 

1. ThreadX 

Express Logic公司的ThreadX是优秀的硬,具有代码规模小、实时性强、可靠性高、方便使用等特点,广泛应用于、消费电子、工业自动化、网络解决方案、军事与航空航天等领域中。Express Logic公司作为全球重要的操作系统提供商具有强大的产品研发能力,从而保证了该操作系统的持续升级。最新的ThreadX V5.2版本在小型化的ThreadX 5.1框架基础上进一步提升了系统速度性能,并引入了友好的开发特性,例如动态事件过滤、扩展的事件跟踪、SMP增强特性以及降低对全局的需求。 

Express Logic公司与ADI公司建立了深入的合作关系,针对A-BF534、A-BF536和A-BF537提供了优化的,针对Blackfin双A-BF561开发了增强版的ThreadX(ThreadX SMP ),该产品大大简化了开发商管理在双SMP上的编程任务,为Blackfin的双提供负载平衡,缩短了双平台的开发过程(ThreadX SMP版本是消费电子应用中第一个真正的多开发环境)。ThreadX可为Blackfin用户提供实时、多线程应用,Express Logic的picokernel结构使该产品具有很高的性能和极小的代码规模,最小采用4KB的独立文件构建所有系统服务。针对Blackfin优化的ThreadX还与ADI公司的Visual 集成开发环境(IDE)的无缝集成,进一步优化了系统开发环境。 

2. uC 

是一种获得广泛应用的操作系统,在所有主流的系统中,无疑具有非常重要的地位。无论是其超强的网络功能,可任意裁剪以适应小巧的系统,完全免费、通用的 API的特点,以及全球拥有数千万的爱好者所产生的广泛开放资源,都使其成为应用中的重要力量。uC是针对微应用的系统,完全开放源码,并针对应用的特点对的进行了修改和重新编译,更小。uC包含常用的API,保留了原来 操作系统具有的高稳定性、强大的网络功能和卓越的文件系统支持功能等优点。 

uC 操作系统可直接运行于Blackfin,对于很多应用来说,在与Blackfin同等价位的方案中很少有能支持 的。然而,在面向特定的应用时,例如内存空间有限或需要实时确定性以及高安全性能的应用,仍存在许多挑战。工具链的改善、不断演变的标准化努力等,都有助 于提升对于所有应用的价值。为此,ADI公司在uC里集成了大量硬件驱动和应用例程,包括无线局域网驱动、音/视频编解码器驱动等,从而将帮助客户非常方 便地从原来的系统移植到Blackfin平台上来。此外,ADI还与全球领先企业建立了广泛的合作关系,为基于的Blackfin系统应用开发提供了大量 的优化的操作系统应用资源。ADI与公认的uC先驱Arcturus Networks公司联合推出的新型uCBF54x启动开发工具套件和系统模块就是这样的一个范例。该开发套件可以加快具有多通道语音、mini PBX或IP视频能力的媒体设备的开发过程,提供的软件包括开源uC BSP(板级支持包)以及Arcturus语音与管理中间件,包括完整的SIP和RTP堆栈。经过多年积累,Blackfin 已经成为系统领域最为稳定的发行包之一。

3. µC/OSII

μC/OSII作为一个源 码公开的,可以支持64个任务,同时支持信号量、消息队列、邮箱等多种常用的进程间通信方式。该操作系统程序可读性强、移植性好、可裁剪,并已在通信、电 子、自动化等领域的设备中获得了大量的应用。µC/OSII是Blackfin所支持的之一,在高速的Blackfin上有很强的硬实时性能,操作系统中 断响应时间约为110周期(600MHz下约0.18us),同样针对 Blackfin的主要目标应用集成了大量硬件驱动模块和各种库资源。 

如果上述的操作系统都不能满足您的目标应用需求, 那么您可以采用随Visual自带的操作系统(VDK)。VDK是一个小而健壮的,支持当前所有的Blackfin以及未来可能出现的新Blackfin 产品,基于VDK的系统开发能满足在不同Blackfin之间的API兼容性。更重要的是,使用VDK不需要支付任何额外的成本,无须支付许可证费用或使 用费,它是作为Visual 的一部分提供的,会随着Visual 的升级而升级。VDK很好地整合到了Visual中,在项目的静态设置(如线程创建和信号量)管理非常方便,提供了很多的便利功能,包括线程、优先级、信 号量、消息传递、关键域和禁止调度域等 

完善的软件开发工具环境

随着处理应用越来越复杂、投放市场的时间越来越急迫,完善的开发环境变得越来越重要。除了上述全系列优化的操作系统外,具有完整的开发环境是其受广泛欢迎的重要原因之一。ADI提供业界一流的工具、初学套件与支持,包括熟知的、能够支持其他Blackfin的ADI CROSSCORE软件与硬件工具,这些工具包括获奖的Visual 集成开发与调试环境、仿真器,以及EZ-KIT Lite评估版硬件。 

此 外,ADI还为系统开发提供了大量的系统服务程序,即为系统提供各种常见功能的软件库,这些服务程序实际上是可用于任何系统的公用程序,既可在未安装的独 立式环境下运行,又可用于VDK环境。利用这些系统服务程序,用户可以便捷、高效地接入Blackfin的硬件子系统,具体而言包括锁相环路、直接内存存 取、中断控制器、标志控制器和定时器等等。所有Blackfin均采用一套通用的API,各种应用和设备驱动程序均可使用这些系统服务程序。系统服务程序 中包含的软件都经过反复测试、稳定可靠的,用户可以轻松直接使用这些程序。利用服务程序,用户可以轻松整合这些模块化软件。服务程序将负责管理硬件资源, 因此,将不同开发人员编写的两个程序块整合起来变得轻而易举。这些服务程序都与Visual 集成开发环境一起提供。 

为改进应用开发环境,美国国家仪器有限公司(NI)与ADI联合推出了专用于ADI Blackfin的LabVIEW模块,将LabVIEW图形化数据流的开发环境扩展到高性能、的Blackfin,通过无缝地集成到ADI Visual 开发和调试环境,极大地方便进行快速的系统开发。使用NI LabVIEW技术可以一步到位完成系统建模的硬件在环测试和原型设计,帮助没有编程经验的工程师克服开发过程中遇到的传统挑战,可以花更少的时间在细节 的了解和传统低层工具的语法上,从而可以把更多的时间用于设计优化。这一图形化的软件包括140多种Blackfin特有的、经过优化的数学、分析和信号 处理函数,如音频和视频DAC、ADC和编解码器等集成I/O。 

尽 管有优化的操作系统可供选择以及提供无缝集成的完善开发工具环境,但即使对于一个经验丰富的设计工程师来说,系统设计依然是一个极具挑战性的工作。为帮助 企业更快地利用Blackfin完成优化的产品设计,加快产品面市时间并降低设计成本,ADI还与众多本地技术提供商建立了紧密的合作关系,通过他们为企 业提供更具针对性、贴身的技术支持。这些第三方机构除了提供针对特定应用的完整参考设计外,还提供相应的仿真器、集成开发环境,以及开发培训等服务。这些 机构包括:开发工具和培训提供商深圳英蓓特(提供A开发工具 Embest EmLink仿真器 Embest BDT集成开发环境);针对多种应用的开发平台及OEM板级硬件方案的华恒科技(HHBF531-StartKit,uC下全套开发工具集硬件驱动、协议 栈等);提供数字媒体开发工具的上海德景(DUITEK_BF_DEMO评估板);等等。 

应用案例——数码相框设计 

数码相框方案结构图

   上图是上海世勤电子科技有限公司基于BlackfinBF52x系列开发的数码相框产品方案结构图,该产品具有互联网WiFi无线连接、电子邮件发送、 RSS新闻阅读、即时照片分享、全触摸操作等领先的性能特性。该方案采用了uC操作系统。作为一款典型的消费电子产品,满足产品高性能要求的低成本实现方 案是选择的关键,Blackfin可以直接运行于uC使得方案有效地降低了整体实现成本,而且极大地方便了将公司以往的设计软件移植到新的系统中。事实 上,在与BF52x相近价格的同类解决方案中,很少有支持的。

 

正如前面所述,ADI针对目标应用在uC操作系统中集成了大 量的硬件驱动,包括WiFi驱动、音/视频编解码器的驱动等,ADI的 Blackfin /平台发行包内提供了大量移植完整的应用,为开发工作带来了很大便利。ADI还提供了非常丰富的例程和资料,进一步简化了客户的系统设计,缩短了产品研发 周期。此外,由于缺少管理单元(MMU),内存管理历来是的重点问题之一,在BF52x平台上移植应用必须修改由于内存管理模式不同而带来的问题,工作量 较大。ADI公司开辟的“EngineerZone”技术支持论坛(ez.analog.com)让世勤电子的工程师可以24小时通过网络利用到ADI全 球工程师的智慧,快速而圆满地帮助解决了所有的技术难题。

 

TPS3705-33DG4 2SA933ASTPS TPS3705-33DG4 2SA933ASTPS TPS3705-33DG4 2SA933ASTPS2SA933ASTPS, TPS3705-33DG4, TPS3707-33DG4, TPS3705-33DGNG4, TPS3705-50DGNG4, TPS3707-25DGNG4, TPS3707-30DGNG4, TPS3707-33DGNG4, TPS3705-33DGNRG4, TPS71H33QPWPRQ1,

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