Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2010 №10

Операционная система Linux для встроенного микропроцессора СнК SmartFusion

Котельников Евгений


19 августа 2010 года корпорация Actel и компания RoweBots объявили о доступности для СнК SmartFusion версии операционной системы (ОС) Unison.

Введение

Системы на кристалле (СнК) SmartFusion состоят из ARM-совместимого процессора CortexM3, аналогового блока с усилителями — формирователями аналоговых сигналов, одного или нескольких АЦП, развитой системы ввода/вывода и матрицы ПЛИС. Unison — это ультракомпактная операционная система, совместимая с ОС Linux. Ее отличительной чертой является построение по модульному принципу, что в большинстве приложений позволяет сократить объем используемой памяти. Теперь разработчики встроенных систем имеют возможность использовать в своих проектах весь набор программного обеспечения, разработанного под операционную систему Linux.

Создание операционной системы Unison для СнК SmartFusion стало результатом сотрудничества корпорации Actel, ведущего производителя малопотребляющих ПЛИС, и компании RoweBots, известной своими разработками малых операционных систем реального времени (RTOS) для встроенных приложений. Штаб-квартира Actel находится в США, корпорация имеет официального представителя в России и Украине [1]. А штаб-квартира RoweBots расположена в Канаде [2].

СнК SmartFusion

Микросхемы семейства SmartFusion представляют собой системы на кристалле (рис. 1).

В состав каждой микросхемы SmartFusion входит:

  • Аппаратный ARM-совместимый процессор CortexM3 с тактовой частотой до 100 МГц.
  • Набор аппаратных контроллеров интерфейсов, состоящий из контроллеров Ethernet 10/100, SPI, I2C и UART.
  • Развитая периферия процессора: контроллеры прямого доступа к памяти и контроллер внешней памяти, 32-битные таймеры и часы реального времени с возможностью работы от независимого источника питания, сторожевой таймер и блоки ФАПЧ для формирования сетки тактовых частот.
  • Встроенное ПЗУ до 512 кбайт и ОЗУ до 64 кбайт.
  • От одного до трех аналоговых блоков, в каждый из которых входит 12-разрядный АЦП и ЦАП и набор операционных и измерительных усилителей с программируемым коэффициентом усиления, предназначенный для подготовки аналогового сигнала на входе АЦП.
  • Набор быстродействующих компараторов напряжения с временем задержки распространения менее 50 нс.
  • Цифровой блок обработки аналоговых сигналов, позволяющий без использования процессора и ресурсов ПЛИС осуществлять фильтрацию и масштабирование данных, поступающих с АЦП.
  • Матрица ПЛИС, выполненная по Flash-технологии, а следовательно, не требующая повторной загрузки, что позволяет создавать системы, готовые к работе сразу после включения питания. Матрица может работать с тактовыми частотами до 350 МГц и имеет в своем составе блоки ОЗУ, которые могут быть сконфигурированы как регистры FIFO.

Для создания и отладки проектов на базе СнК SmartFusion доступна среда разработки Libero, версию которой, Libero Gold, можно бесплатно скачать с сайта Actel [3]. Доступны и стартовые наборы, включающие в себя плату с микросхемой SmartFusion и необходимыми цепями обвязки. Демонстрационный ролик, посвященный стартовому набору SmartFusion, можно найти на популярном сервере YouTube [4], там же есть много полезных видеороликов, посвященных различным аспектам программирования систем на базе СнК SmartFusion.

Составляющие СнК SmartFusion

Рис. 1. Составляющие СнК SmartFusion

Операционная система Unison

Операционная система Unison доступна в двух вариантах: бесплатная версия Unison 4 и версия Unison 5 с базовой ценой около $1000. В поставку бесплатной версии Unison 4 входят базовая версия ядра ОС, некоммерческий вариант модуля TCP, файловая система, модуль последовательного ввода/вывода, базовый набор документации и 6 примеров программ. В платную версию дополнительно входят: расширенное ядро, коммерческие модули протоколов TCP и полная документация. В комплект поставки Unison 5 входят 33 примера. Для платной версии доступно множество дополнительных модулей, например, файловая система FAT, модули сетевых интерфейсов, модули беспроводного доступа, развитый стек TCP, графические модули и модули поддержки интерфейсных шин. Для покупателей ОС Unison доступна поддержка, и им оказывается помощь в адаптации ОС к требованиям конечной системы.

Классические версии Linux требуют наличия в процессоре модуля защиты памяти (memory management unit, MMU); встраиваемые версии Linux могут обходиться без MMU, однако требуют значительного объема памяти для своей работы. Unison сочетает в себе совместимость с операционными системами POSIX и Linux, высокую производительность для приложений, работающих в режиме реального времени, полноценные модули ввода/вывода с низкими запросами к объему памяти системы и простыми интерфейсами для подключения драйверов устройств. Все это дает возможность использовать развитую аналоговую периферию систем на кристалле SmartFusion и ресурсы ПЛИС под управлением операционной системы реального времени. Unison поставляется с примерами и демонстрационными программами, каждую из которых можно без труда скомпилировать, прошить в микросхему SmartFusion и запустить, используя SoftConsole.

К достоинствам Unison можно отнести и поддержку сетевых соединений, что сэкономит значительное количество времени и усилий при интеграции приборов в сеть, а аппаратная поддержка Ethernet в СнК SmartFusion сэкономит еще и место на печатной плате. Структура проекта по разработке программного обеспечения для семейства SmartFusion показана на рис. 2. Система поставляется с подробным руководством по установке, к которому прилагаются видеоролики с пошаговыми инструкциями. Совместимость интерфейсов всех версий ОС Unison и DSPnano позволяет легко, без изменений в исходном коде, менять базовый процессор приложения, увеличивая или уменьшая его вычислительную мощность в соответствии с требованиями проекта.

Структурная схема разработки приложений под ОС Unison

Рис. 2. Структурная схема разработки приложений под ОС Unison

 

Все версии операционной системы Unison успешно прошли тщательное тестирование, как на стандартном наборе тестов POSIX так и на специализированных тестах, что подтверждает их надежность и позволяет использовать в качестве устойчивой сверхкомпактной операционной системы. Возможности

Unison поражают: она может выполнять приложения в конфигурации, где доступно 1 кбайт ОЗУ и всего 6 кбайт ПЗУ.

Заключение

Появление операционной системы реального времени Unison значительно упрощает разработку сложных проектов для СнК SmartFusion, а то, что эта операционная система совместима с ОС Linux, открывает широчайшие возможности по использованию готовых программных решений в новых проектах. Разработка такой операционной системы является еще одним подтверждением решимости корпорации Actel и дальше расширять «экосистему» готовых решений, доступных для применения в СнК SmartFusion.

Литература

  1. www.actel.ru
  2. www.rowebots.com
  3. http://www.actel.com/download/software/libero/ default.aspx
  4. http://www.youtube.com/watch? v=7FMmaKNaO_4

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке