基于EP7312的新一代公用信息终端的设计

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
1 信息终端的总体设计 信息终端属于公用电话领域,在功耗,接入方式,操作方便性等方面都有特殊要求,因此采用标准的嵌入式系统设计。 信息终端的处理器选用SoC嵌入式处理器 ARM7系列中的EP7312。处理器采用ARM7TDMI的处理器内核,有8k字节高速缓冲存储器(CACHE),支持MMU,带64路TLB(translation look-aside buffer);写缓冲器。超低功耗(典型值)74MHz工作状态时为90mW, 18MHz工作状态时为30mW,空闲状态时为10mW(CPU时钟停止,其余工作),挂起状态时<1 mW(实时时钟工作,其余停止工作)。 操作系统采用NUCLEUS嵌入式操作系统。 NUCLEUS嵌入式操作系统提供源代码,用户能够深入地了解底层内核的运作方式,并可根据自己的特殊要求改动系统软件。它采用了先进的微内核(Micro-kernel)技术,在优先级安排,任务调度,任务切换等各个方面都有相当大的优势,对防止优先级倒转等的方面都有一定的独到之处。而且,能够结合 Paradigm,SDS以及 ATI自己的多任务调试器组成功能强大的集成开发环境。另外 NUCLEUS除提供功能强大的内核操作系统外,还提供种类丰富的功能模块。 信息终端利用ISDN接入公用互联网,由于 ISDN交换机有远供的能力(可以提供1W的电力),接入终端不需要外接电源,接入方式简单。这对于一种公用电话的替代产品来说是非常理想的。而且ISDN网性能稳定,使用灵活,技术成熟。信息终端可以充分利用ISDN的两个B通道可以给用户提供一种公用互联网接入方式,在这个平台基础上就可以开发出各种形式的增值服务。 2 信息终端的硬件设计 信息终端硬件的核心是终端主板,它负责管理键盘扫描、外围状态监测等。LCD接口提供 320%26;#215;240分辨率的显示屏用以显示数据、图像,以及与用户交互信息。另外,由于信息终端属于公用电话系统,还需包含读卡器板、功能键盘板、门开及摘挂机检测等功能模块。 本系统充分利用ISDN交换机的供电能力,电源板从ISDN线路取电,经变换后向主板提供+5V和+3.3V电源。自带后备电池,保证在线路掉电时,能完成正在进行的操作和保存记录。主板的原理框图如图1所示。 主板由嵌入式处理器(EP7312)、FLASH (INTEL公司的28F320C3)、SDRAM(W986416DH)、ISDN参考模型中的U接口控制芯片(MC145576)、声音编解码芯片(MC145481)、ISDN数据链路控制芯片(HFC- S+)等芯片组成。 EP7312通过总线对FLASH、SDRAM、HFC-S+进行控制。处理器通过对HFC-S+进行控制,实现ISDN 通话及通信的功能。MC145576芯片主要完成ISDN参考模型中的S/T接口和U接口之间转换。主板上集成8M的FLASH存贮空间,分为两个部分,其中3M作为程序空间,剩下存放和MS- DOS4兼容的文件系统。HFC-S+支持B通道和D通道高级数据链路控制(HDLC),向外提供GCI总线、FIFO控制等。MC145481 CODEC芯片是一个PCM编解码芯片,它实现声音的数字化和重组。 在EP7312的键盘扫描各口线上都加上双向过压保护二极管BAV99及防短路的电阻,提高了防静电能力及防短路能力。主板时钟芯片采用PHILIPS的 PCF8563芯片以防止停振。 3 信息终端的软件设计 本系统的软件主要分为启动代码,芯片驱动程序设计,操作系统和ISDN协议栈的移植,应用程序的设计等。系统软件结构如图2。 [b]3.1 启动代码的设计 [/b] 启动代码在信息终端的设计中是很重要的一环,它是EP7312处理器在冷启动后首先执行的一段代码,用ARM汇编指令编写。在这一段程序中要执行一些必须的初始化任务 ,例如中断向量表的初始化、SDRAM控制器初始化、存储器管理单元(MMU)初始化等等。 设置入口指针:启动程序首先必须定义入口指针,而且整个应用程序只有一个入口指针。 设置中断向量表:ARM7要求中断向量表必须设置在从0地址开始,连续8%26;#215;4字节的空间,分别是复位、未定义指令错误、软件中断、预取指令错误、数据存取错误、IRQ、FIQ和一个保留的中断向量。 初始化堆栈和CPU寄存器:系统堆栈初始化取决于用户使用的中断,以及系统需要处理的错误类型。还需要设置CPU相关的寄存器,以确定系统使用的SDRAM和其它外设芯片的刷新频率,数据总线宽度等信息。 初始化存储器系统:系统集成有MMU来管理内存空间。 改变处理器模式、状态:本系统让处理器一直处于超级用户模式。 初始化C语言所需的存储器空间:在初始化期间应将系统需要读写的数据和变量从 FLASH拷贝到SDRAM里。并要对一些全局的数据进行初始化,如BSS数据段。 跳转到C程序入口:启动代码跳到C程序的入口,开始一段NUCLEUS操作系统的初始化和应用程序初始化的代码。 启动代码的流程框图如图3。 [b]3.2 ISDN协议栈的移植 [/b] 信息终端通过ISDN网接入INTERNET,因此必须在操作系统之上移植ISDN协议栈。本文采用的ISDN用户-网络接口协议栈和X.25协议栈是来自 ISDN-BRICKS的商用软件包,它满足ITU-T的I.430、Q.921、Q.931、X.25和X.31以及相应的中国标准[1~5]。 ISDN和X25协议栈软件包是一个按照相关标准编写的通用软件包。该软件包按多进程/多任务操作系统环境设计,支持不同的实现环境,如操作系统、CPU和编译系统等。一个多进程/多任务操作系统环境一般必须具有以下功能:进程/任务调度、进程/任务之间的通信、共享资源的互斥访问、内存管理以及定时管理。但是,即使同是多任务操作系统,也还存在着实现机制和函数调用句法的不同。NUCLEUS虽是一个能提供上述功能的实时操作系统,但通用的ISDN和X25协议栈软件包必须经过移植,才能在NUCLEUS操作系统下运行。因此,ISDN和X25协议栈软件包的移植工作必须在以下几个方面进行: (1)将创建SERVER移植为创建NUCLEUS的任务; 共享资源,如消息块、数据缓冲区块、定时管理单元数据块以及动态分配内存块; (3)将对通用邮箱的收发操作移植为对 NUCLEUS的消息队列的收发操作; (4)将对共享资源的锁定管理移植为对 NUCLEUS的信号灯的管理; (5)将定时管理模块移植为NUCLEUS的定时超时函数; (6)将通用的禁中断操作移植为NUCLEUS的禁中断操作。 3.3 应用程序设计要点 应用程序包括主控模块,广告模块,维护模块,语音模块,输入法,浏览器等。 在设计过程中要注意以下几点: 注意内存释放:内存申请一定要释放,特别是程序在对错误进行处理的时候。 特定地址保护:嵌入式操作系统并不像WIN DOWS操作系统那样对一些重要的地址都作了保护。因此在写应用程序时要特别注意指针的运用,不能让非法指针出现。 注意多任务的环境:因为在嵌入式系统中每个模块都有自己的任务,当前任务的运行不能影响其它模块。 4 结束语 本文所介绍的信息终端在硬件上具有性能稳定,功耗极低,接入方式简便,使用方便的特点。在操作系统移植和驱动程序的开发上与硬件紧密结合,具有良好的入网兼容性,人机交互良好等特点。目前,该系统已经成功应用于全国大部分的电信公话局,总装机达两万台,取得良好经济和社会效益。 参考文献: [1] EP7312 Datasheet.Cirrus Logic, Dec., 1999. [2] Stallings W.Networking standars : a guide to OSI,ISDN,LAN, and MAN standars. Addison-Wesley , 1993 [3] ISDN-BRICKS System Management Interface Guide. NETBRICKS SA, 2000.9. [4] Nucleus PLUS Reference Manual Accelerated Technology, Inc. 2001. [5] 王京林 岳春生 张海英 ARM7在嵌入式应用中启动程序的实现[J],计算机与信息技术, 2000.10.
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/embed/200703/9150.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部

小广播

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 安防电子 医疗电子 工业控制

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved