4 嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　4.1 BootLoader的設(shè)計(jì)

　　該嵌入式系統(tǒng)引入了Linux操作系統(tǒng)，可以給系統(tǒng)下的任務(wù)提供調(diào)度機(jī)制，簡(jiǎn)化任務(wù)中的需求操作，當(dāng)需求變化時(shí)只需要改變?nèi)蝿?wù)內(nèi)容，然后重新和操作系統(tǒng)發(fā)布即可。

　　本系統(tǒng)中EP7312采用的是外部啟動(dòng)方式，也就是從CS［0］片選的外部NORFLASH啟動(dòng)，系統(tǒng)啟動(dòng)后，執(zhí)行啟動(dòng)代碼，即初始化CPU、內(nèi)存控制器以及片上設(shè)備，然后配置存儲(chǔ)映射。啟動(dòng)代碼隨后執(zhí)行一個(gè)引導(dǎo)裝載程序bootloader，將內(nèi)核從FLASH中解壓到SRAM中，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核的第一條指令處執(zhí)行，內(nèi)核運(yùn)行。

　　bootloader完成從硬件啟動(dòng)到操作系統(tǒng)啟動(dòng)的過(guò)渡，用于初始化硬件和啟動(dòng)操作系統(tǒng)。在內(nèi)核運(yùn)行之前需要bootloader作為系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序完成加載內(nèi)核和一些輔助性的工作，然后跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核代碼的起始地址并執(zhí)行。對(duì)于該系統(tǒng)來(lái)說(shuō)選擇EP7211所使用的bootloader—Shoehorn，然后做一些改動(dòng)。如調(diào)整系統(tǒng)各個(gè)寄存器的地址值；設(shè)定SDRAM控制器；調(diào)整UART1的波特率等。Shoehorn代碼分為host端和target端兩部分，一部分由eth.c、serial.c、shoehorn.c和util.c組成，由這些文件編譯生成host端的可執(zhí)行文件shoehorn；另一部分由ini.s和loader.c組成，編譯生成一個(gè)小于2KB的文件loader.bin，這個(gè)二進(jìn)制文件會(huì)被下載到target端的SRAM中用來(lái)引導(dǎo)系統(tǒng)的啟動(dòng)。通過(guò)一系列的主機(jī)與開(kāi)發(fā)板之間的握手通信、下載程序的方式使得代碼相對(duì)分散，減小開(kāi)發(fā)板上起始代碼的大小，以滿足目標(biāo)板上下載代碼的限制。

　　4.2 內(nèi)核的配置

　　該嵌入式系統(tǒng)選擇了較成熟穩(wěn)定的Linux-2.4.13版本內(nèi)核。為了避免修改內(nèi)核定制代碼

　　時(shí)造成代碼的不穩(wěn)定和失去代碼的靈活性，可以通過(guò)選擇合適的版本內(nèi)核，修改該配置文件，裁剪不必要的功能，再編譯出符合新配置的內(nèi)核，得到既滿足應(yīng)用功能要求同時(shí)體積又小的內(nèi)核，產(chǎn)生一個(gè)隱藏文件/usr/src/linux/.config。該文件記錄了對(duì)內(nèi)核具體功能模塊的選擇和配置。

　　內(nèi)核配置時(shí)，大部分的選項(xiàng)都可以使用缺省值，只有小部分需要根據(jù)需求選擇，將與內(nèi)核關(guān)系比較近且經(jīng)常用到的功能代碼直接編譯進(jìn)內(nèi)核；將不經(jīng)常用到的代碼編譯為可加載模塊，有利于減小內(nèi)核的長(zhǎng)度，增加靈活性。

　　4.3 驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)

　　在Linux操作系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核與硬件設(shè)備直接的接口。驅(qū)動(dòng)程序屏蔽了硬件的細(xì)節(jié)。在應(yīng)用程序看來(lái)硬件設(shè)備只是一個(gè)設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以像操作普通文件一樣對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行操作。

　　設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以設(shè)計(jì)模塊化方式。不必編譯進(jìn)內(nèi)核，而是被分別編譯并鏈接成一組目標(biāo)文件，這些文件可以被載入正在運(yùn)行的內(nèi)核，或從正在運(yùn)行的內(nèi)核中卸載。可以減少內(nèi)核的長(zhǎng)度，具有很大的靈活性。

　　4.4 DSP中信號(hào)處理算法的實(shí)現(xiàn)

　　多數(shù)傳感器對(duì)于溫度、濕度、電源的波動(dòng)等環(huán)境因素都存在著交叉靈敏度，產(chǎn)生較大的誤差，測(cè)量精度和穩(wěn)定性都受到一定的影響。在DSP中采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)可以消除干擾，提高傳感器的測(cè)量精度。數(shù)據(jù)融合是通過(guò)組合，將傳感器數(shù)據(jù)之間進(jìn)行相關(guān)，以從輸出元素獲得更多的信息。保證在環(huán)境干擾變化很大的情況下也可以有較高的測(cè)量精度和穩(wěn)定性。采用軟件方法對(duì)傳感器數(shù)據(jù)融合處理被證明是一種很好的方法。

　　該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能可以將多個(gè)功能相同或不同的嵌入式智能儀器連接在一起組成智能傳感器網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)智能儀器節(jié)點(diǎn)都具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和通信的功能。信息融合技術(shù)可以將來(lái)自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行多級(jí)別、多方面、多層次的處理，從而產(chǎn)生新的有意義的信息，而這種新信息是任何單一傳感器所無(wú)法獲得的準(zhǔn)確度更高的表征客觀環(huán)境的信息。這種技術(shù)在傳感器網(wǎng)絡(luò)中有著舉足輕重的作用。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　該嵌入式智能儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為儀器儀表方便有效的接入以太網(wǎng)提供了很好的解決方案，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制和實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)傳輸。由于采用并發(fā)多任務(wù)技術(shù)處理該嵌入式系統(tǒng)復(fù)雜的外部事件，以及控制軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性，保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。該嵌入式系統(tǒng)的軟硬件配置精簡(jiǎn)，抗干擾能力符合環(huán)境要求；裝配結(jié)構(gòu)便于檢修。這種嵌入式智能儀器系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)使嵌入式設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)處理及檢測(cè)控制領(lǐng)域里得到了很好的應(yīng)用。