踞２外圈板的硬件鳍构

在核心板中，ＣＰＵ核心模块ＡＴ９１ＲＭ９２００是系统软件的

运行基础，系统扩展了６４ＭＢ的ＳＤＲＡＭ，作为程序的运行

空间、数据及堆栈区，ＳＤＲＡＭ读写要求速度快，直接与ＣＰＵ

总线相连。ＦＬＡＳＨ存储器用于存储可执行程序的二进制文

件，供系统启动后加载到ＳＤＲＡＭ中运行。ＣＰＵ总线在连接

ＦＬＡＳＨ及外围板的扩展Ｉ／Ｏ口时，均通过总线驱动芯片增大

驱动能力，并起到保护主电路的作用。串口用于向计算机传

递信息，这些信息可以在计算机上通过超级终端或其他的串

口程序显示，便于在调试程序时监视系统内部的变量值。

外围板包括液晶显示、语音、串Ｉ：１、以太网、串口等功

能模块。系统扩展了一块８．４英寸的真彩液晶屏，对液晶屏

的读写通过外接ＬＣＤ控制器来完成，由ＬＣＤ控制器产生液

晶屏控制信号，并提供出并行总线的接口与ＡＲＭ连接。语

音模块选用ＭｉｃｒｏｎａｓＩｎｔｅｒｍｅｔａｌｌ公司专为个人音频播放器以

及ＭＰ３因特网音频播放器设计的芯片ＤＡＣ３５５０Ａ，它内部集

成了立体声耳机放大器和单声道扬声放大器，信噪比达

１０３

ｄＢ，具有１２Ｓ总线音频输入和１２Ｃ控制总线，并采用宽电

压设计，电源电压范围为２．７

Ｖ～５．５

Ｖ，具备低功耗模式。为

满足控制器大容量的存储需求，系统扩展了一块ＡＴＭＥＬ公

司出品的ＤＡＴＡＦＬＡＳＨ。它的工作电压为２．７

Ｖ～３．６

Ｖ，最

大时钟频率为２０ＭＨｚ，可擦写ｌ万次，数据可保存ｌＯ年，

ＡＴ９１ＲＭ９２００由片上集成的ＳＰＩ串行总线接Ｉ：Ｉ与ＤＡＴＡ

ＦＬＡＳＨ相连接。ＡＴ９１ＲＭ９２００内置以太网介质访问控制器

ＥＭＡＣ，在外部扩展一片通用的以太网物理层收发芯片，选

用的是Ｄａｖｉｃｏｍ公司的ＤＭ９１６１以太网物理层接口收发芯

片，ＤＭ９１６１是一款单芯片、低功耗收发器，在介质层，它

为１００ＢＡＳＥ—ＴＸ所需的５类双绞线（ＵＴＰ５）和１０ＢＡＳＥ－Ｔ的

ＵＴＰ５／ＵＴＰ３都提供了直接接口。通过ＭＩＩ或ＲＭＩＩ连接到

ＭＡＣ层，保证了不同的介质连接都有很好的性能。ＣＡＮ总

线模块采用的是Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ的ＭＣＰ２５１５，这是一款独立ＣＡＮ

协议控制器，完全支持ＣＡＮＶ２．０Ｂ技术规范。另外，系统还

扩展了２个串Ｉ：Ｉ，用于连接外围设备。

人机接口扩展板如图３所示。

．

田３人枫接口板的硬件结构

一２４２一

该扩展板可划分为以下几个模块：５１单片机控制模块

（ＡＴ８９Ｃ５１），ＣＰＬＤ控制模块，点阵ＬＥＤ显示模块，按键采

集模块，ＣＡＮ接口模块，２３２接ＩＣｌ模块。ＣＰＬＤ用于ＩＯ扩展，

采用ＡＬＴＥＲＡ公司的ＭＡＸ３０００Ａ系列ＥＰＭ３２５６，这是一款

高性能、低功耗基于ＥＥＰＲＯＭ的ＣＰＬＤ，具有５０００个逻辑

门，２５６个宏单元，１６个逻辑阵列模块，最大可用管脚

１６１个，３．３Ｖ供电。作为此控制器的核心模块，它负责

３２个按钮的采集、３２个指示灯的点亮、３块５ｘ７点阵ＬＥＤ

的动态扫描显示和ＣＡＮ芯片ＳＪＡｌ０００的片选。

４

ＡＴ９１ＲＭ９２００微控制器操作系统移植

４．１软件平台的选择

在软件设计上选用了嵌入式操作系统，嵌入式操作系统

可以由用户进行配置，定制出符合用户需求的特定系统，系

统写入ＦＬＡＳＨ存储器芯片中，在设计时使用监视定时器及

容错设计，大大提高了嵌入式系统的可靠性。在众多嵌入式

操作系统（ＷｉｎｄｏｗｓＣＥ，ＶｘＷｏｒｋｓ，Ｌｉｎｕｘ，ｕＣ／ＯＳｌＩ）中，选用嵌

入式Ｌｉｎｕｘ，因为它有以下优点睇Ｊ：

（１）开发源代码，具有丰富的软件资源；

（２）功能强大的内核，高效、稳定、多任务；

（３）支持多种体系结构，包括本系统所使用的ＡＲＭ体系；

（４）完善的网络通信、图形和文件管理机制；

（５）支持大量的周边硬件设备，驱动丰富；

（６）系统大小、功能都可定制。

Ｌｉｎｕｘ内核版本更新速度非常快，现在已经推出了２．６版

本，但是Ｌｉｎｕｘ的标准内核版本发行同Ｌｉｎｕｘ对嵌入式微处

理器的支持的发展是不同步的，即某内核版本未必支持特定

的处理器体系结构，如果要完全自己开发用特定微处理器体

系结构和硬件驱动的代码将会大大增加开发工作的难度和工

作量，这对于产品开发是不合适的。本设计选择功能和可靠

性都很成熟的Ｌｉｎｕｘ一２．４．１９内核版本以及针对ＡＴ９ｌＲＭ９２００

体系结构的补丁ｐａｔｃｈ一２．４．１９．ｒｍｋ７。给标准内核源代码打上

补丁后，该内核就可应用于ＡＴ９１ＲＭ９２００。

４．２文件系统的选择

在嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统中，２种文件系统使用最为广泛：

ＪＦＦＳ２和ＲＡＭＤＩＳＫ。ＪＦＦＳ２【ｊ１是ＪＦＦＳ文件系统的改进版，

Ｊｏｕｒｎａｌｉｎｇ

Ｆｌａｓｈ

Ｆｉｌｅ

Ｓｙｓｔｅｍ（ＪＦＦＳ）是瑞典的Ａｘｉｓ

Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ公司专门针对嵌入式系统中的Ｆｌａｓｈ存储器

的特性而设计的一种日志文件系统。Ｒｅｄｈａｔ公司的Ｄａｖｉｄ

Ｗｏｏｄｈｏｕｓｅ在ＪＦＦＳ的基础上进行了改进，从而发布了

ＪｏｕｒｎａｌｉｎｇＦｌａｓｈＦｉｌｅＳｙｓｔｅｍＶｅｒｓｉｏｎ

２（ＪＦＦＳ２）。和ＪＦＦＳ相比，

ＪＦＦＳ２支持更多节点类型，提高了磨损均衡和碎片收集的能

力，增加了对硬链接的支持。ＪＦＦＳ２还增加了数据压缩功能，

这更利于在容量较小的Ｆｌａｓｈ中使用。和传统的Ｌｉｎｕｘ文件系

统如ｅｘｔ２相比，ＪＦＦＳ２处理擦除和读写操作的效率更高，并

且具有完善的掉电保护功能，使存储数据更加安全。

ＲＡＭＤＩＳＫ是用内存（ＲＡＭ）空间来模拟块设备，

ＲＡＭＤＩＳＫ通常使用磁盘文件系统（ｅｘｔ２ｆｓ）的压缩镜像存放在

ＦＬＡＳＨ中，在系统初始化时，解压到ＲＡＭ并挂载为根文件

系统，ＲＡＭＤＩＳＫ的特点是速度快（在ＲＡＭ中运行），不过系

统重新启动后，所有的配置都无法保存。ＲＡＭＤＩＳＫ特别适

合在嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统初始化期间作为根文件系统挂载。

本文实现的嵌入式系统应具有读写速度快，断电可靠的

特性，所以选用ＲＡＭＤＩＳＫ和ＪＦＦＳ２２种文件系统，ＲＡＭＤＩＳＫ

作为根文件系统在系统启动时挂载，而用户需要修改的程序

万方数据