毕业设计（论文）基于ARM和DSP的双核监控系统的设计与实现

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1、基于ARM和DSP的双核监控系统的设计与实现　关键词:双核通信ARMTI　　摘要：针对远程监控的实际需要，介绍了基于ARM微处理器S3C2410A和DSP数字信号处理器TMS320C6211双核结构监控系统的设计方案。阐述了该系统的组成结构与软硬件设计，系统主从设备单元之间通过I/O口与HPI接口实现通信。该系统具有性能高、功耗低、实时性好、可扩展性强及工作稳定可靠等优点。关键词：DSP；ARM；通信 　　随着计算机技术、网络技术和大规模集成电路技术的发展，通过网络方式实现远程实时监控和检测物理环境逐渐成为现实和研究的热点。同时，嵌入式设备功耗低、实时性强等特点，为需

2、要利用设备对现场进行数据采集和实时监控等诸多场合提供可靠的支持。本文设计了基于ARM和DSP的双核嵌入式监控系统，该系统可以实时采集物理环境的数据信息并可通过网络传输到终端以得到即时处理。系统以ARM芯片为主设备单元处理器，完成各种控制和网络功能，以DSP芯片作为从设备单元处理器，完成数据采集和分析处理，ARM单元和DSP单元构成监控系统的双核架构。该系统通过自主运行采集和分析处理被监控区域的物理信息，依据实际需求将数据传输到网络或做出如报警、跳闸等即时处理，实现对被检测区域的物理事件的实时监控与检测。1系统的设计方案检测被监控环境中物理信息的传统监控设备，一般采用单

3、核DSP处理器结构，系统设计较为复杂，稳定性不高。本设计采用ARM与DSP双核结构，通过系统主从两个设备单元的硬件通信接口的设计和软件通信的设计，将32位嵌入式微处理器ARM与数字信号处理器DSP相结合，以充分利用双核处理器的优势。ARM系统单元采用经过裁剪的Linux嵌入式实时操作系统，实现整个设备系统的协调控制和网络功能等；DSP单元通过检测算法的移植，实现数据的采集分析、处理和数据传输。该双核设备系统中，ARM系统作为主设备单元实现各控制功能，向DSP单元发出控制指令，通过硬件接口接收DSP采集的数据；DSP系统作为从设备单元，搜集、分析和处理传感器或CCD等外

4、设获取的物理数据，并向主设备单元发送有效信息。其中，ARM和DSP之间数据交换的速度决定了整个系统的运行速度和性能。2系统硬件设计2.1系统整体结构组成　　监控系统主要由两部分组成：ARM微处理器主设备单元和DSP数据处理器从设备单元。系统结构组成如图1所示。为提高主从设备单元之间的数据交换速度从而有效提高系统的运行性能，主处理器采用Samsung公司的ARM9内核芯片S3C2410A[1]，从处理器采用TI公司的TMS320C6211DSP芯片[2]。 S3C2410A主频为200MHz～266MHz，数据处理速度为1.1MIPS/MHz，其性能出色，片内外资源丰富

5、、视频处理功能优秀、功耗低、外设接口丰富，可以满足多种设备外接的需求。TMS320C6211工作频率可达167MHz，数据处理速度可达1333MIPS。TMS320C6211已经广泛应用于视频检测卡中，可做到以视频图像帧速率检测信息[3]，外设接口丰富。如图1所示，ARM处理器选择通用外部接口GPIO(GeneralpurposeI/O)的PortC端口16根数据线与DSP的主机接口HPI(HostPortInterface)相连接，实现数据交换和信息传输。ARM在接收到数据后，根据需要做出相应处理，如将数据传输到网络、报警等；DSP通过中断的方式定时向ARM单元提出

6、数据传输申请，经响应后将数据传输给主设备单元，进而通过网络传输到终端。2.2主设备单元设计　　系统主设备单元采用ARM处理器为核心实现，主要负责系统控制管理和数据传输等任务，通过相应的外设可以实时显示或相应处理，如报警、电路跳闸和网络通信等。S3C2410A处理器采用ARM9内核，具有功耗低、体积小、集成度高等特点，可通过GPIO连接多种外设。其中，内部集成了1片8M×32bit的Flash，1个16M×32bit宽的SDRAM的内存，主设备单元组成如图2所示。主设备控制单元模块中，外接1片8M×16bit的Flash，一个16M×16bit宽的SDRAM，加上处理器

7、自带的内存，总共构成32MBFlash、96MBSDRAM，可充分满足嵌入式操作系统的移植和数据存储的需求。控制单元通过USB口与外设或上位机实现数据交换与系统移植，利用专用的JTAG调试接口实现功能调试。另外，可以利用GPIO外接多种不同的设备，如显示器、报警器，也可以通过自带的网口连接到办公网络等。2.3从设备单元设计从设备单元以TMS320C6211芯片为核心，该芯片采用的哈佛结构比传统的冯诺依曼结构具有更高的DSP指令速度，且具有分离的数据总线和程序总线，片内集成了ROM、RAM和多个外设数据处理部分。TMS320C6211芯片有两种方式实现