嵌入式实时仿真平台接口通信的设计与应用

刘犁

【摘要】 本文从ARM+DSP嵌入式仿真系统的相关理论入手，分析其特点，论述ARM+DSP嵌入式仿真平台CAN总线的接口硬件以及总线通信原理和程序设计，分析嵌入式实时仿真平台接口通信技术在动力推进系统中的应用，展望其未来。

【关键词】 嵌入式系统 实时仿真 ARM+DSP 动力推进

一、ARM+DSP双核嵌入式仿真系统的定义与特点

所谓嵌入式系统即指以应用为中心的一种专用计算机系统，此系统的软硬件均可裁剪，对体积、能耗等各方面的要求非常严格。嵌入式系统的内核小、结构精简，其系统软件非常高效，可用多任务的操作系统来开发软件。

ARM+DSP双核嵌入式仿真平台由RISC、C5000DSP、C2000DSP组成，采用双核芯片TMS320VC5470对APM部分和C5000DSP部分进行集成组合，有效的提高了系统功效，降低了能耗，编程灵活度显著提高，还可加速软硬件升级，节省投资，提高上市速度。

使用TMS320VC5470芯片实现ARM+DSP嵌入式仿真平台具有更多优势，主要表现为其简化了系统结构，令ARM与DSP构成整体等，许多嵌入式实时应用系统采用ARM+DSP的结构组合来充分发挥两种处理器的优势，从每个处理器中获得最大益处，以获得更高性能。

二、ARM+DSP嵌入式仿真平台动力推进系统硬件结构

ARM+DSP嵌入式仿真平台主要由以ARM，C5000DSP，C2000DSP3个处理器为中心的功能部分构成。其中ARM部分的ARM核微控制器是是整个系统的控制中心。主要负责上电后完成整个系统的自举加载和系统的任务分配、从物理设备输入和向物理设备输出信号、通过CAN总线与上位计算机通信等。

C5000DSP部分主要运行动力推进系统的数学模型，并将仿真所得的转速和转矩的数据传递给C2000DSP部分的电机控制单元，C2000DSP部分接收运算结果，按照该结果控制电动机达到仿真的转速和转矩，最终实现用电动机来模拟推进主机。

以ARM+DSP为核心的嵌入式系统具有很强的控制接口能力和高速数字处理能力，可以达到实时运行精确的动力推进系统的数学模型、实时控制外围物理设备的目的，从而实现精确实时的半物理实物在环的动力推进仿真系统。

三、ARM+DSP嵌入式仿真平台CAN总线通信的接口设计

本嵌入系统中，CAN被分为不同的功能模块，收发器在发送时将其逻辑信号转换为物理信号，与接受时恰好相反。通常，SPI用于DSP处理器与外部设备间的通信，因而我们把CAN总线通过2407的SPI和5470的ARM侧SPI口取得通信，最终形成完整的硬件结构。

CAN总线通信接口电路内存接口方面，片内RAM相比片外更具优先权，由于程序和数据空间共享外扩RAM，因而外扩数据空间和程序空间再CMD文件方面的分配上不能出现重叠的地址映射。

四、ARM+DSP嵌入式仿真平台的实时仿真通信程序设计实例研究

在ARM+DSP嵌入式仿真平台下，5407的C5000DSP部分大部分是用來与进行传播推进系统的数学模型，并对其进行分析，该系统可用于传统的柴油机等方面，或新型的电力系统方面。

C5000DSP程序实质上是以实时循环迭代求解微分方程组为主的程序，每次循环求解一次，得出推挤系统的仿真数据并将结果传送给APM部分，通过SPI接口模块传送给2407DSP部分来显示与控制。

2407DSP大部分负责从其SPI接口模块的接收缓冲寄存器读取FIFO接收来自ARM侧SPI口从C5000DSP部分仿真结果中获取的转速和转矩信号。其中，TMS320LF2407则是这个控制子系统的核心，它通过查询检测主控指令位正常与否，正常则读取这个子系统的给定信号，并通过捕获子程序接入反馈值。周而复始直到出现不正常或ARM主控成粗结束该任务的进程。

五、结论与展望

本文的创作对整个项目的功能开拓和日后完善较为有益，在以后的工作开展中还应考虑到以下几点：

CAN现场总线的应用不可局限于已经形成的ARM+DSP嵌入式仿真系统中引入CAN总线，以后还可把现场的节点扩大，最终形成完整的传播仿真体系，下一版应考虑更换内部RAM容量更高的双核芯片、简化电路结构等，以更好的提升本嵌入式仿真平台的通信效率。

另外，项目的开发应考虑寻找更广阔的推广平台，相信其此成果可在工业控制、通信、图像处理等多方面获得长远发展。

参考文献

[1] 相春雷；；嵌入式系统：应机而动，日进无疆[J]；软件世界；2010年02期

[2] 2011年嵌入式系统联谊会5月份主题 “MCU中国设计与中国应用”主题讨论会[J]；单片机与嵌入式系统应用；2011年05期

[3] 张娜；；浅析自动化嵌入式系统的选择与调试[J]；黑龙江科技信息；2011年16期

[4] 杨剑锋；谢银波；吴静；沈海；；校企合作，共谱嵌入式教学新篇章[J]；计算机教育；2011年15期

参 考 文 献

[1] 相春雷.嵌入式系统：应机而动，日进无疆[J].软件世界， 2010年02期

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