基于SoC的數據采集與交互系統設計

摘 要： 為了解決檢測設備接入Ethernet，設計了一種基于SmartFusion2的SoC的數據采集與交互系統，完成設備數據信息的采集及處理并實現遠程數據交互與共享。系統以SmartFusion2的FPGA器件為核心，將現場檢測設備得到的數據經過Ethernet以網頁的形式在PC上顯示。反之，以同樣的路徑將主控的指令傳輸到外部的終端設備。通過一智能家居系統的實際運行測試，系統具有安全、可靠、穩定的特點。

關鍵詞： SmartFusion2； 片上系統； Ethernet接入； 數據采集與交互

中圖分類號： TN911?34； TP361.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）02?0127?04

0 引 言

Internet的快速發展和成功促進了以太網（Ethernet）技術的發展和應用的擴展，所涉及的領域十分廣泛，如傳統的工業控制、信息家電、智能家居、安全監控、樓宇自動化、醫療、環境監測等。大多數的數據采集設備的通信接口符合UART通信標準。這種通信方式的數據傳輸半徑十分有限，并不能滿足遠距離傳輸的需求，并且不能接入Internet。因此數據的交互接入Internet就顯得非常重要了。

1 系統的總體方案及各主要模塊設計

系統以Microsemi（Actel）公司的基于FLASH架構的SoC FPGA產品SmartFusion2器件為核心[1]。系統通過Fabric架構實現多路UART對外相應數據進行采集，進行并/串轉換寫入Fabric的雙端口RAM。SmartFusion2的ARM Cortex?M3子系統經過AHB/APB總線矩陣以AHB/APB方式訪問Fabric的RAM，將得到的數據經過Ethernet以網頁的形式在PC上顯示。反之，以同樣的路徑將主控的指令傳輸到外部的終端設備。PC機端以網頁形式實現數據交互。網頁存放于SmartFusion2內部FLASH，內核Cortex?M3基于實時操作系統（FreeRTOS）管理任務，IP采用靜態方式，內核Cortex?M3與Fabric采用AHB方式通信[2?3]。系統設計結構框圖如圖1所示。

系統硬件的設計可分為三個主要模塊，分別為PHY物理層模塊，SoC的Cortex?M3內核及FPGA系統，UART模塊的數據采集系統?！?br>