前言 

　　在數據采集系統中，數字處理是系統核心內容之一；然而隨著科技發展，越來越多的功能需求使得采集系統的外設也越來越復雜，外設通訊和驅動編寫成為一項復雜和繁瑣的工作。以應用為中心的嵌入式系統為此類需求提供了一個良好的解決方案，能夠適應實際應用中對功能、可靠性、成本、體積、功耗的嚴格要求。ADI公司的Blackfin系列處理器將嵌入式微控制器和DSP融為一體，取二者之長，提高了系統工作效能，大大降低了成本。同時，多線程的實時嵌入式操作系統也可增強采集系統的實時性、穩定性。對開發者來說， Blackfin處理器和mClinux的結合很有吸引力。

系統結構及硬件平臺

　　本數據采集系統主要由2個數據采集通道、1個觸發通道、ADC轉換及存儲電路、DSP及FPGA控制部分組成，并包含有以太網、RS232接口、USB、TFT液晶顯示部分。系統硬件平臺原理框圖如圖1所示。

　　信號從采集通道進入，經過信號調理電路進入ADC，被轉換后的數字信號即進入FPGA、DSP進行數字控制處理。經過DSP處理過的信號，可送至其它外設以顯示、存儲，或通訊。

　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 系統硬件原理框圖

　　BF531為系統的核心部分之一，供電電壓3.3V，內核電壓1.2V，為了使系統能夠開機自動從FLASH中啟動，設置BMODE為00，即從外部存儲器啟動。FPGA、片外SDRAM、FLASH，以及USB和液晶直接和BF531通過地址線、數據線相連。

　　系統中應用了TFT LCD液晶顯示模塊FG050605DNC，該LCD控制簡單，只有RGB每色5個共15個信號，以及數據使能、數據時鐘和行頻、場頻控制信號。LCD晶直接由DSP控制，DSP的Timer1、Timer2提供行、場頻信號，PPI口傳輸數據，由FPGA提供時鐘，配置mClinux開辟一塊framebuffer作為顯示數據存儲區，配合Linux下的液晶驅動，即可工作。
軟件設計

　　由于DSP中運行的是基本上已經成熟的算法和控制流程，所以軟件設計的主要工作為在DSP中嵌入操作系統。

U-Boot的移植

　　U-Boot的移植主要分為兩個層面，一個是對CPU的移植，一個是針對Board的移植。U-Boot中已經有大量可直接下載到某些開發板上的程序，為了減小工作量，可選一個接近自己設計的開發板來進行修改。本設計中采用了stamp目標板。

具體如下：
　　(1)拷貝board下面的文件夾stamp，重命名為mybf531，作為即將要修改配置的目標板。 拷貝cpu下面的文件夾bf533，重命名為bf531，作為將要修改的cpu bf531。再將board和bf531文件夾中所有關于stamp板的文件名及包含頭文件等改為mybf531；將所有關于bf533的文件名及包含頭文件等改為bf531。注意文件間的依賴關系，確定是該添加文件還是修改文件，并記錄文件改動。

　　(2)Makefile文件

在u-boot根目錄下的makefile文件中添加bf531和mybf531的編譯規則，如下：
ifeq ($(CPU),bf531)
OBJS += cpu/$(CPU)/start1.o
OBJS += cpu/$(CPU)/interrupt.o
OBJS += cpu/$(CPU)/cache.o
OBJS += cpu/$(CPU)/cplbhdlr.o
OBJS += cpu/$(CPU)/cplbmgr.o
OBJS += cpu/$(CPU)/flush.o
OBJS += cpu/$(CPU)/init_sdram.o
endif
mybf531_config : unconfig
@./mkconfig $(@:_config=) blackfin bf531 mybf531
(3)include/configs/mybf531.h
　　板子的功能配置信息大都在include/configs/mybf531.h中，故拷貝stamp.h并修改其中的啟動信息和配置信息。重點修改部分如下：

時鐘信息：
#define CONFIG_CLKIN_HZ
11059200
#define CONFIG_VCO_MULT
36
#define CONFIG_SCLK_DIV
5
FLASH信息：
#define CFG_MAX
FLASH_SECT 67
#define CFG_ENV_ADDR
0x20004000
#define CFG_ENV_SIZE
0x2000
#define CFG_ENV_SECT_SIZE
0x2000
#define CFG_FLASH_ERASE_
TOUT 30000
#define CFG_FLASH_ERASE_
TOUT 30000
SDRAM信息：
#define CONFIG_MEM_SIZE
128
#define CONFIG_MEM_ADD_
WDTH 11
#define CONFIG_MEM_
MT48LC64M4A2FB_7E 1
其它配置信息
#define AMBCTL0VAL
0xBBC3BBC3
#define AMBCTL1VAL
0x99B39983
#define VDSP_ENTRY_ADDR
0xFFA00000
并將板子上不需要的功能的宏定義作相應設置。

(4)Board的移植

　　檢查board/mybf531/ 中所有文件，首先將board和cpu的相關stamp.h、stamp.c改為bf531.h和mybf531.c，并檢查其文件的設置、包含的頭文件和宏定義是否正確。在board/mybf531/config.mk中，找到
TEXT_BASE = 0x03FC0000
PLATFORM_CPPFLAGS += -I$(TOPDIR)
修改其中的TEXT_BASE值為SDRAM的地址與CFG_MONITOR_LEN之差。

(5)CPU的移植

　　檢查cpu/bf531/ 中所有文件，首先將board和cpu的相關stamp.h、stamp.c改為bf531.h和mybf531.c，并檢查其文件的設置、包含的頭文件和宏定義是否正確。

　　cpu/bf531/cpu.c文件的修改主要在于配置SDRAM頁的大小屬性，設置ICPLB、DCPLB、cache的狀態設置， icplb_table和dcplb_table和其相應屬性的修改。

(6)其它

　　在以下文件夾中找到下面函數，檢查并根據具體要求修改
init_IRQ() cpu/bf531/ints.c
flash_init() drivers/cfi_flash.c
env_init() common/env_flash.c
init_baudrate() lib_blackfin/board.c
serial_init() cpu/bf531/serial.c
console_init_f(); common/console.c
display_banner(); lib_blackfin/board.c
checkboard(); board/stamp/stamp.c
timer_init(); cpu/bf531/interrupts.c
　　至此，U-Boot的修改配置基本完成，重新編譯U-Boot代碼，將得到的u-boot.bin通過JTAG口下載到目標板，如果能夠通過串口輸出啟動信息，表明移植基本成功。其間仍需多次修改。移植成功后可相應對功能進行增刪。

mClinux的移植下載

　　本文選擇了http://blackfin.uclinux.org 中提供的mClinux-dist-R06R2-RC2.tar.bz2作為系統使用mClinux的源代碼。解壓縮之后就可以進行內核配置和內核編譯了，內核配置即為內核制定適當的功能。在解壓縮之后的源碼根目錄下，執行 make menuconfig 或 make xconfig 進行配置。

其中重要的部分如下：
(1)系統cpu的選擇、系統板卡的選擇及設置
Kernel executes from RAM
Cyrstal Frequency 1000Hz
SDRAM Memory Size in Mbytes
32 SDRAM Memory
Address Width 9
Baud Rate 57600
Enable DMA Support
(BFIN_DMA_5XX)
EBIU_AMBCTL Global Control
EBIU_AMBCTL Control

(2)系統外設選擇及驅動設置

　　本系統外掛以太網、USB、LCD及SPI FALSH，使用RS232、PPI接口等，mClinux內核源文件已經包含支持Blackfin系列處理器的驅動，故只需對各接口進行驅動選擇，對部分外設進行驅動編寫即可。主要的設置如下：
Networking support (NET)
Device Drivers
Detect non-CFI AMD/JEDEC-compatible flash chips (MTD_JEDECPROBE)
ST MW320D compatible flash chip support (MTD_MW320D)
Support for RAM chips in bus mapping (MTD_RAM)
Parallel port support (PARPORT)
SCSI device support
Network device support (NETDEVICES)
Blackfin BF53x Programmable Flags Driver (BF533_PFLAGS)
Blackfin BF5xx PPI Driver (BF5xx_PPI)
Support for frame buffer devices (FB)
FG0506 TFT LCD on uClinux (MYBF531 STAMP) (FB_BF531_FG0506)
Support for Host-side USB (USB)
　　其中FG0506 TFT LCD on mClinux (MYBF531 STAMP) (FB_BF531_FG0506)為在/uClinux-dist/linux2.6.x/driver/video/下編寫bf531_fg0506.c的液晶顯示驅動，并改寫該文件夾下的Makefile和Kconfig文件，將該選項編入?Clinux源程序的配置選項中。

(3)操作系統內核的剪裁

　　Analog Devices Blackfin Embedded Linux Application Configuration菜單下為關于Linux系統應用程序的配置信息，可以添加或刪除適合本系統的軟件設置，應用程序等。例如，如果要在系統上使用圖形界面，就需要在此部分中選擇Microwindows下的microwin和nano-X的相應選項，或是將Qt/Embedded編入mClinux源文件，再編入系統內核中。除了適合系統的特殊需要，一般此項中的內容不需修改。

　　全部選擇完成之后，使用make進行內核編譯，在images文件夾下會生成內核文件：linux.ext2、uImage.ext2、vmlinux、rootfs.ext2、rootfs.jffs2等，分別對應不同的文件系統、不同功能大小的系統。

　　使用串口或以太網將內核下載到板子上，啟動?Clinux看到歡迎界面和root:/>后，嵌入式操作系統即移植成功。

結語

　　經調試、修改，終生成的內核已可以運行，并對USB、以太網、LCD有良好的支持，節約了大量設備驅動及通訊協議的編寫，給多外設的采集系統提供了良好的驅動解決方案，節約了開發周期和難度。