‘Kaiyun·yunkai(中国)官方网站’SPB嵌入式音频处理系统设计

本文摘要：FPGA嵌入式设计中，经常通过软件编程的方式来采访或者掌控某些外围设备.电路设计软件AltiumDesigner的软件平台建构器（SPB）是一个包括了用作创立简单软件系统所需的所有驱动和服务程序的软件构架.SPB中的软件IP模块可以屏蔽底层细节，为FPGA嵌入式设计的较慢研发获取便捷，提升研发效率.讲解了基于SPB的FPGA嵌入式设计关键技术，并在智能研发平台NanoBoard3000上构建了基于SPB的嵌入式音频处置系统设计.　　0章节　　FPGA（FieldProgrammableGateArray）现场可编程门阵列，是在PAL，GAL，PLD基础上更进一步发展的，作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半自定义电路，FPGA既解决问题了自定义的电路的严重不足，又解决了原先可编程器件门电路数受限的缺点.用于FPGA来研发数字电路，可以大大缩短设计时间.从非常简单的与非门电路到高性能的CPU，FPGA能已完成所有的数字器件.　　1软件平台建构器　　设计FPGA嵌入式系统时，经常必须通过软件编程的方式采访外围设备，如LED.音频接口.触摸屏等.但在编程时必须熟知涉及外围设备的工作状况，还包括设备工作时所须要的设备寄存器.设备特定的命令.用于的通信协议及必须处置的中断等.AD软件的软件平台建构器（SPB）为这些特定的外围设备获取了配备数据和驱动等涉及的底层模块（软件IP模块），获取了采访外围设备的应用于编程模块（API）.　　在AD软件下展开嵌入式系统设计时，SPB的用于是通过软件平台文件（SwPlatform）构建的.SPB是一个图形化的用户界面，可以自行加载FPGA设计，为设计中的外围设备引入适合的底层模块，并以此为基础加到更好的高层IP模块到软件平台文件中.明确加到何种IP模块，各不相同FPGA嵌入式设计中必须采访哪些外围设备.采访外围设备时，可以用于SPB获取的多个IP模块.较底层的IP模块可以采访特定的存储设备，如硬盘.SD卡.RAM驱动器，较高层的IP模块则更加抽象化也更加独立国家于硬件.　　软件平台文件（SwPlatform）是在SPB中，从一系列获取的元器件中自由选择人组一起的软件层.软件平台文件使得应用程序通过一组标准化的服务来利用硬件，如存储服务和网络服务.软件平台文件的目的只不过就是使硬件设备通过抽象化和标准化的软件模块，来为应用程序获取外围设备的应用于编程模块（API）.软件平台中的设备堆栈（DeviceStacks）由三种类型的模块包含，分别是硬件纸盒（Wrapper）.驱动（Driver）和服务程序（Con-text）.一般来说从底而上，从最底层的与原理图设计上特定硬件设备涉及的模块开始建构设备堆栈.在此之上，可以冲刷较高层次的模块，获取更加标准化的采访外围设备的功能函数.设备堆栈的底部是硬件纸盒（Wrapper），然后是驱动（Driver），最后是服务程序（Context）.堆栈每往上一层，模块对硬件的抽象化层面越高.设备堆栈层的功能叙述如表格1右图.　　SPB中的软件服务列表（SoftwareService）是一组应用程序可以用于的类型.定义.结构和功能函数.软件服务包括用作采访SD卡.IDE存储设备.CF卡和存储器上的文件的存储服务；用作获取以太网采访的网络服务；获取合乎POSIX规范的多线程功能的核心服务；容许较慢结构现代图形界面的GUI服务；用作构建音频和视频功能的多媒体服务.用作中断管理和软件定点管理的系统服务总是经常出现在软件平台中，并且与特定设备牵涉到.每个有所不同的软件模块都包括原始的API参照信息.通过APIReference可以采访API参照信息，堆栈中的每一层都会有详尽的该层上能用函数的叙述.通过HeaderFiles可以查阅给定驱动或者服务程序的头2嵌入式音频处置系统设计2.1OpenBus系统设计　　嵌入式设计时，在处置外围设备与处理器的相连关系时，可以使用AD软件中的对外开放总线（OpenBus系统）来已完成，这样相连过程将被大大简化.OpenBus系统是一个叙述一种用于普通总线构建整个系统内逻辑功能性模块相连的术语[3].在OpenBus系统文档中，关上OpenBusPalette面板，自由选择并摆放构成系统所需的器件.OpenBusPalette面板中用作FPGA设计的器件，按照功能分类有Connectors（连接器）.Processors（处理器）.Memories（存储器）.Peripherals（外围设备）等.每个OpenBus器件必需准确配备后才能用于.这种Open-Bus系统的设计方法与传统的将处理器和外围电路作为元件摆放在电路板上有所不同，它后移除了所有低级别的走线和点对点细节，需要较慢地建构系统.　　在本文的嵌入式音频处置系统中，通过采访NB3000开发板上的高保真音频接口提供音频流信号.在设计OpenBus主处理器系统中，分别自由选择并摆放微处理器（32bitRISCProcessorTSK3000A）.连接件（Interconnect）.I2S音频流控制器（AudioStreamingControl-ler）.SPI控制器（SPIController）和SRAM控制器（SRAMController）等OpenBus器件，并连线如图1右图.同时，对OpenBus器件展开参数配备.将SPI控制器的数据发送到大小（DataTransferSize）参数配备为32.将I2S音频流控制器的数据内存（I2SHardwareBuffer）参数配备为4ksamples，将I2S设置为中断号INT_I1.　　一般来说情况下，任何用于OpenBus系统的FPGA设计都要设计摆放模块电路的顶层原理图.图1的Open-Bus系统文件为32位处理器TSK3000A和I/O模块逻辑取得了音频流数据，包括了FPGA设计中的主处理器系统.约束文件将原理图顶层的端口相连到目标FPGA器件的实际物理管脚.约束文件中不但包括端口到管脚的同构，还包括如时钟分配.目标器件等其他涉及的设计规范.　　顶层原理图通过约束文件，将iTunes到FPGA中的嵌入式系统设计与FPGA器件的物理管脚连接起来.顶层原理图设计中，音频流控制器I2S与音频编解码器（AUDIO_CODEC）连接，SPI控制器与音频编解码器控制器CS4270（AUDIO_CODEC_CTRL）连接，如图2右图.
FPGA嵌入式设计中，经常通过软件编程的方式来采访或者掌控某些外围设备.电路设计软件AltiumDesigner的软件平台建构器（SPB）是一个包括了用作创立简单软件系统所需的所有驱动和服务程序的软件构架.SPB中的软件IP模块可以屏蔽底层细节，为FPGA嵌入式设计的较慢研发获取便捷，提升研发效率.讲解了基于SPB的FPGA嵌入式设计关键技术，并在智能研发平台NanoBoard3000上构建了基于SPB的嵌入式音频处置系统设计.　　0章节　　FPGA（FieldProgrammableGateArray）现场可编程门阵列，是在PAL，GAL，PLD基础上更进一步发展的，作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半自定义电路，FPGA既解决问题了自定义的电路的严重不足，又解决了原先可编程器件门电路数受限的缺点.用于FPGA来研发数字电路，可以大大缩短设计时间.从非常简单的与非门电路到高性能的CPU，FPGA能已完成所有的数字器件.　　1软件平台建构器　　设计FPGA嵌入式系统时，经常必须通过软件编程的方式采访外围设备，如LED.音频接口.触摸屏等.但在编程时必须熟知涉及外围设备的工作状况，还包括设备工作时所须要的设备寄存器.设备特定的命令.用于的通信协议及必须处置的中断等.AD软件的软件平台建构器（SPB）为这些特定的外围设备获取了配备数据和驱动等涉及的底层模块（软件IP模块），获取了采访外围设备的应用于编程模块（API）.　　在AD软件下展开嵌入式系统设计时，SPB的用于是通过软件平台文件（SwPlatform）构建的.SPB是一个图形化的用户界面，可以自行加载FPGA设计，为设计中的外围设备引入适合的底层模块，并以此为基础加到更好的高层IP模块到软件平台文件中.明确加到何种IP模块，各不相同FPGA嵌入式设计中必须采访哪些外围设备.采访外围设备时，可以用于SPB获取的多个IP模块.较底层的IP模块可以采访特定的存储设备，如硬盘.SD卡.RAM驱动器，较高层的IP模块则更加抽象化也更加独立国家于硬件.　　软件平台文件（SwPlatform）是在SPB中，从一系列获取的元器件中自由选择人组一起的软件层.软件平台文件使得应用程序通过一组标准化的服务来利用硬件，如存储服务和网络服务.软件平台文件的目的只不过就是使硬件设备通过抽象化和标准化的软件模块，来为应用程序获取外围设备的应用于编程模块（API）.软件平台中的设备堆栈（DeviceStacks）由三种类型的模块包含，分别是硬件纸盒（Wrapper）.驱动（Driver）和服务程序（Con-text）.一般来说从底而上，从最底层的与原理图设计上特定硬件设备涉及的模块开始建构设备堆栈.在此之上，可以冲刷较高层次的模块，获取更加标准化的采访外围设备的功能函数.设备堆栈的底部是硬件纸盒（Wrapper），然后是驱动（Driver），最后是服务程序（Context）.堆栈每往上一层，模块对硬件的抽象化层面越高.设备堆栈层的功能叙述如表格1右图.　　SPB中的软件服务列表（SoftwareService）是一组应用程序可以用于的类型.定义.结构和功能函数.软件服务包括用作采访SD卡.IDE存储设备.CF卡和存储器上的文件的存储服务；用作获取以太网采访的网络服务；获取合乎POSIX规范的多线程功能的核心服务；容许较慢结构现代图形界面的GUI服务；用作构建音频和视频功能的多媒体服务.用作中断管理和软件定点管理的系统服务总是经常出现在软件平台中，并且与特定设备牵涉到.每个有所不同的软件模块都包括原始的API参照信息.通过APIReference可以采访API参照信息，堆栈中的每一层都会有详尽的该层上能用函数的叙述.通过HeaderFiles可以查阅给定驱动或者服务程序的头2嵌入式音频处置系统设计2.1OpenBus系统设计　　嵌入式设计时，在处置外围设备与处理器的相连关系时，可以使用AD软件中的对外开放总线（OpenBus系统）来已完成，这样相连过程将被大大简化.OpenBus系统是一个叙述一种用于普通总线构建整个系统内逻辑功能性模块相连的术语[3].在OpenBus系统文档中，关上OpenBusPalette面板，自由选择并摆放构成系统所需的器件.OpenBusPalette面板中用作FPGA设计的器件，按照功能分类有Connectors（连接器）.Processors（处理器）.Memories（存储器）.Peripherals（外围设备）等.每个OpenBus器件必需准确配备后才能用于.这种Open-Bus系统的设计方法与传统的将处理器和外围电路作为元件摆放在电路板上有所不同，它后移除了所有低级别的走线和点对点细节，需要较慢地建构系统.　　在本文的嵌入式音频处置系统中，通过采访NB3000开发板上的高保真音频接口提供音频流信号.在设计OpenBus主处理器系统中，分别自由选择并摆放微处理器（32bitRISCProcessorTSK3000A）.连接件（Interconnect）.I2S音频流控制器（AudioStreamingControl-ler）.SPI控制器（SPIController）和SRAM控制器（SRAMController）等OpenBus器件，并连线如图1右图.同时，对OpenBus器件展开参数配备.将SPI控制器的数据发送到大小（DataTransferSize）参数配备为32.将I2S音频流控制器的数据内存（I2SHardwareBuffer）参数配备为4ksamples，将I2S设置为中断号INT_I1.　　一般来说情况下，任何用于OpenBus系统的FPGA设计都要设计摆放模块电路的顶层原理图.图1的Open-Bus系统文件为32位处理器TSK3000A和I/O模块逻辑取得了音频流数据，包括了FPGA设计中的主处理器系统.约束文件将原理图顶层的端口相连到目标FPGA器件的实际物理管脚.约束文件中不但包括端口到管脚的同构，还包括如时钟分配.目标器件等其他涉及的设计规范.　　顶层原理图通过约束文件，将iTunes到FPGA中的嵌入式系统设计与FPGA器件的物理管脚连接起来.顶层原理图设计中，音频流控制器I2S与音频编解码器（AUDIO_CODEC）连接，SPI控制器与音频编解码器控制器CS4270（AUDIO_CODEC_CTRL）连接，如图2右图.
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