嵌入式實時仿真平臺接口通信的設計與應用

劉犁

【摘要】 本文從ARM+DSP嵌入式仿真系統的相關理論入手，分析其特點，論述ARM+DSP嵌入式仿真平臺CAN總線的接口硬件以及總線通信原理和程序設計，分析嵌入式實時仿真平臺接口通信技術在動力推進系統中的應用，展望其未來。

【關鍵詞】 嵌入式系統 實時仿真 ARM+DSP 動力推進

一、ARM+DSP雙核嵌入式仿真系統的定義與特點

所謂嵌入式系統即指以應用為中心的一種專用計算機系統，此系統的軟硬件均可裁剪，對體積、能耗等各方面的要求非常嚴格。嵌入式系統的內核小、結構精簡，其系統軟件非常高效，可用多任務的操作系統來開發軟件。

ARM+DSP雙核嵌入式仿真平臺由RISC、C5000DSP、C2000DSP組成，采用雙核芯片TMS320VC5470對APM部分和C5000DSP部分進行集成組合，有效的提高了系統功效，降低了能耗，編程靈活度顯著提高，還可加速軟硬件升級，節省投資，提高上市速度。

使用TMS320VC5470芯片實現ARM+DSP嵌入式仿真平臺具有更多優勢，主要表現為其簡化了系統結構，令ARM與DSP構成整體等，許多嵌入式實時應用系統采用ARM+DSP的結構組合來充分發揮兩種處理器的優勢，從每個處理器中獲得最大益處，以獲得更高性能。

二、ARM+DSP嵌入式仿真平臺動力推進系統硬件結構

ARM+DSP嵌入式仿真平臺主要由以ARM，C5000DSP，C2000DSP3個處理器為中心的功能部分構成。其中ARM部分的ARM核微控制器是是整個系統的控制中心。主要負責上電后完成整個系統的自舉加載和系統的任務分配、從物理設備輸入和向物理設備輸出信號、通過CAN總線與上位計算機通信等。

C5000DSP部分主要運行動力推進系統的數學模型，并將仿真所得的轉速和轉矩的數據傳遞給C2000DSP部分的電機控制單元，C2000DSP部分接收運算結果，按照該結果控制電動機達到仿真的轉速和轉矩，最終實現用電動機來模擬推進主機。

以ARM+DSP為核心的嵌入式系統具有很強的控制接口能力和高速數字處理能力，可以達到實時運行精確的動力推進系統的數學模型、實時控制外圍物理設備的目的，從而實現精確實時的半物理實物在環的動力推進仿真系統。

三、ARM+DSP嵌入式仿真平臺CAN總線通信的接口設計

本嵌入系統中，CAN被分為不同的功能模塊，收發器在發送時將其邏輯信號轉換為物理信號，與接受時恰好相反。通常，SPI用于DSP處理器與外部設備間的通信，因而我們把CAN總線通過2407的SPI和5470的ARM側SPI口取得通信，最終形成完整的硬件結構。

CAN總線通信接口電路內存接口方面，片內RAM相比片外更具優先權，由于程序和數據空間共享外擴RAM，因而外擴數據空間和程序空間再CMD文件方面的分配上不能出現重疊的地址映射。

四、ARM+DSP嵌入式仿真平臺的實時仿真通信程序設計實例研究

在ARM+DSP嵌入式仿真平臺下，5407的C5000DSP部分大部分是用來與進行傳播推進系統的數學模型，并對其進行分析，該系統可用于傳統的柴油機等方面，或新型的電力系統方面。

C5000DSP程序實質上是以實時循環迭代求解微分方程組為主的程序，每次循環求解一次，得出推擠系統的仿真數據并將結果傳送給APM部分，通過SPI接口模塊傳送給2407DSP部分來顯示與控制。

2407DSP大部分負責從其SPI接口模塊的接收緩沖寄存器讀取FIFO接收來自ARM側SPI口從C5000DSP部分仿真結果中獲取的轉速和轉矩信號。其中，TMS320LF2407則是這個控制子系統的核心，它通過查詢檢測主控指令位正常與否，正常則讀取這個子系統的給定信號，并通過捕獲子程序接入反饋值。周而復始直到出現不正常或ARM主控成粗結束該任務的進程。

五、結論與展望

本文的創作對整個項目的功能開拓和日后完善較為有益，在以后的工作開展中還應考慮到以下幾點：

CAN現場總線的應用不可局限于已經形成的ARM+DSP嵌入式仿真系統中引入CAN總線，以后還可把現場的節點擴大，最終形成完整的傳播仿真體系，下一版應考慮更換內部RAM容量更高的雙核芯片、簡化電路結構等，以更好的提升本嵌入式仿真平臺的通信效率。

另外，項目的開發應考慮尋找更廣闊的推廣平臺，相信其此成果可在工業控制、通信、圖像處理等多方面獲得長遠發展。

參考文獻

[1] 相春雷；；嵌入式系統：應機而動，日進無疆[J]；軟件世界；2010年02期

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參 考 文 獻

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