一个典型的嵌入式系统设计和实现

技术分类: 嵌入式系统  | 2006-04-30
来源:中国测控网 | 作者:芯原微电子(上海)有限公司 周缵

       可靠性措施:MVB容错措施包括

       发送的完整性:链路层有扩充的检错机制,该机制提供的汉明码距为8,可检测位、帧和同步错误。故障的独立性:通常对铜介质进行完全双份配置,以确保设备故障的独立性。发送的可用性:可用性可以通过介质冗余、电源冗余、管理器冗余等措施得以提高。

       2、MVB系统的基本需求如下:

       a. 完全与IEC-61375-1(TCN) 国际标准兼容,支持MVB总线定义的三种数据类型过程数据,消息数据,监视数据。

       b. 系统可配置成为:i. 总线管理器(BA)功能ii. 总线管理器(BA)功能和通信功能iii. 独立的通信功能

       c. 采用ARM7TDMI的处理器

       d. 采用实时操作系统

       e. 供T
CN的实时协议栈协议(RTP)

       f. 支持 4096 逻辑端口的过程数据

       g. 支持与上位PC104主机的双口RAM接口

       h. 输入电压5V

       i. 工作环境温度:-40℃~75℃

       3、其他需求

       多功能车辆总线MVB系统与用户的列车控制系统同步设计,有着严格的时间限制。

       二、步骤2:设计系统的体系结构,协同分配硬件/软件方面的要求

       嵌入式系统包含硬件和软件两部分:硬件架构上以嵌入式处理器为中心,配置存储器、I/O设备、通信模块等必要的外设;软件部分以软件开发平台为核心,向上提供应用编程接口(API),向下屏蔽具体硬件特性的板级支持包BSP。嵌入式系统中,软件和硬件紧密配合,协调工作,共同完成系统预定的功能。根据OSI的七层模型可以确定链路层和物理层由硬件实现,其他各层由软件实现,如图1。

MVB的OSI模型和MVB系统软硬件划分

                                         图1:MVB的OSI模型和MVB系统软硬件划分。

       1、嵌入式操作系统选择:

点击看原图



       根据系统的需求和以上的原则,在MVB系统中采用了Vxworks实时操作系统,VxWorks是风河公司(Windriver)开发的实时操作系统之一,以其优秀的可靠性、实时性及内核的可裁减性,被广泛应用于通信、军事、航天、航空、工业控制等关键行业领域,其开发环境为Tornado。

       2、处理器的选择:

       在为嵌入式系统选择处理器时需要考虑以下几个方面:

点击看原图



       在本系统的设计中,综合以上各方面的因素,考虑到处理器性能,操作系统支持以及列车上严酷的工业环境等等,在MVB系统中选用了ATMEL用于工业控制领域的工业级的AT91系列ARM处理器AT91M40800,它是基于ARM7TDMI内核,内含高性能的32位RISC处理器、16位高集成度指令集、8KB片上SRAM、可编程外部总线接口(EBI)、3通道16位计数器/定时器、32个可编程I/O口、中断控制器、2个USART、可编程看门狗定时器、主时钟电路和DRAM时序控制电路,并配有高级节能电路;同时,可支持JTAG调试,主频可达到40MHz。

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