使用TI-AM1808構(gòu)建嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)

　　摘要：TI的AM1808處理器具有較為先進(jìn)的架構(gòu)。本文探討了利用AM1808構(gòu)建嵌入式導(dǎo)航系統(tǒng)的過(guò)程。并且探討了嵌入式文件系統(tǒng)的組成。在硬件和軟件方面對(duì)嵌入式系統(tǒng)構(gòu)建過(guò)程中遇到的問(wèn)題提出了解決方法。

　　硬件設(shè)計(jì)

　　在硬件設(shè)計(jì)上，得益于AM808先進(jìn)的架構(gòu)，AM1808的硬件設(shè)計(jì)具有很高的彈性。但是考慮到嵌入式系統(tǒng)成本和體積的要求，簡(jiǎn)潔有力的設(shè)計(jì)更應(yīng)該在整個(gè)設(shè)計(jì)流程中被體現(xiàn)出來(lái)。因此，某些功能必須被禁用，以提高系統(tǒng)的簡(jiǎn)潔性和穩(wěn)定性，并且降低成本。

　　系統(tǒng)的需求分析

　　使用AM1808構(gòu)建嵌入式的導(dǎo)航系統(tǒng)，TFT顯示屏是必不可少的組件之一。TFT液晶顯示屏通過(guò)顯示不同的海圖和標(biāo)志，來(lái)引導(dǎo)船只的正常航行。早先的嵌入導(dǎo)航儀也選用點(diǎn)陣液晶來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示。相比較點(diǎn)陣液晶，TFT液晶有著低成本，更加豐富的顏色輸出以及更高的刷新速度?；谝陨系睦碛?，TFT液晶已經(jīng)慢慢將點(diǎn)陣液晶淘汰。

　　AM1808最大可以接駁1024*1024分辨率的液晶顯示器。但是其像素時(shí)鐘信號(hào)最高只能到37.5MHz。當(dāng)前系統(tǒng)中，我們使用800*480分辨率的液晶就能很好地滿足導(dǎo)航功能的現(xiàn)實(shí)需求。

　　對(duì)于一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，系統(tǒng)的升級(jí)功能十分的重要。升級(jí)的數(shù)據(jù)來(lái)源可以是SD卡或者USB大容量存儲(chǔ)器。為了滿足多樣化的用戶需求，我們同時(shí)需要這兩種接口。AM1808的SD控制器可以訪問(wèn)SD卡上的數(shù)據(jù)，但是不支持高速的SD卡，但標(biāo)準(zhǔn)速度的SD卡已經(jīng)可以很好地滿足系統(tǒng)的需求。在USB方面，AM1808具有兩個(gè)可以使用的USB主機(jī)端口：集成型PHY的USB2.0移動(dòng)(OTG)和集成PHY的USB1.1的OHCI?？紤]到存儲(chǔ)器速度的需求，我們使用USB2.0的OTG來(lái)實(shí)現(xiàn)USB存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)交換。

　　導(dǎo)航的一個(gè)重要功能是顯示自身的GPS位置。為了能夠接受GPS模塊發(fā)出的定位信息，串口通信必不可少。AM1808具有3個(gè)獨(dú)立的串口，并且遵守TL16C550規(guī)范。每一個(gè)串口都具有16字節(jié)的硬件FIFO已經(jīng)增加的錯(cuò)誤檢測(cè)位。UART提供了CPU和GPS模塊之間的數(shù)據(jù)交換功能。

　　系統(tǒng)存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)的存儲(chǔ)器分為兩個(gè)部分：FLASH存儲(chǔ)器和DDR內(nèi)存。

　　FLASH存儲(chǔ)器存儲(chǔ)一些大容量的永久或者長(zhǎng)期數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在系統(tǒng)掉電之后還能繼續(xù)存在。DDR控制器的存在使得AM1808可以使用DDR RAM來(lái)作為系統(tǒng)的內(nèi)存顆粒。相比較SDRAM來(lái)說(shuō)，DDR內(nèi)存有價(jià)格便宜、速度快、容量大的顯著優(yōu)點(diǎn)。

　　因?yàn)榍度胧较到y(tǒng)對(duì)于內(nèi)存的需求較低，我們選用128MB的系統(tǒng)內(nèi)存以及128MB的FLASH存儲(chǔ)器就能夠很好地滿足系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆?/p>

　　對(duì)于FLASH存儲(chǔ)器來(lái)說(shuō)，NOR FLASH和NAND FLASH都能提供長(zhǎng)效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。但NOR FLASH相比NAND FLASH而言，具有成本高，容量小的缺點(diǎn)。雖然NOR FLASH可以提供字節(jié)編程的功能，但對(duì)于嵌入式的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)來(lái)說(shuō)，成本和容量是考量的首要兩個(gè)要素。因此，系統(tǒng)使用NAND FLASH來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。由于NAND FLASH具有的一些缺陷如只能按塊擦除，原生可能存在壞塊等，我們引入著名的YAFFS文件系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理和文件系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

　　使用J-LINK進(jìn)行AM1808的檢測(cè)調(diào)試

　　J-Link是SEGGER公司為支持仿真ARM內(nèi)核芯片推出的JTAG仿真器。配合IAR EWARM，ADS，KEIL，WINARM，RealView等集成開(kāi)發(fā)環(huán)境支持所有ARM7/ARM9內(nèi)核芯片的仿真，通過(guò)RDI接口和各集成開(kāi)發(fā)環(huán)境無(wú)縫連接，操作方便、連接方便。

　　在設(shè)計(jì)印刷電路版時(shí)，目前最主要用在測(cè)試集成電路的副區(qū)塊，而且也提供一個(gè)在嵌入式系統(tǒng)很有用的調(diào)試機(jī)制，提供一個(gè)在系統(tǒng)中方便的“后門(mén)”。當(dāng)使用一些調(diào)試工具像電路內(nèi)模擬器用JTAG當(dāng)做訊號(hào)傳輸?shù)臋C(jī)制，使得程式設(shè)計(jì)師可以經(jīng)由JTAG去讀取整合在CPU上的調(diào)試模組。調(diào)試模組可以讓程式設(shè)計(jì)師調(diào)試嵌入式系統(tǒng)中的軟件。

　　在嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的初期，很重要的一點(diǎn)就是確認(rèn)系統(tǒng)的CPU和內(nèi)存可以正常工作。通過(guò)系統(tǒng)的JTAG調(diào)試接口，J-LINK可以運(yùn)行監(jiān)測(cè)程序，通過(guò)對(duì)同CPU的控制，可以確認(rèn)系統(tǒng)的CPU是否已經(jīng)正常工作。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存的讀寫(xiě)操作，我們可以知道系統(tǒng)的DDR內(nèi)存是否正常運(yùn)行。

　　對(duì)于通常的ARM9來(lái)說(shuō)，JTAG調(diào)試接口則較為復(fù)雜，需要對(duì)J-LINK進(jìn)行定制操作以后才可以正常訪問(wèn)ARM9內(nèi)核：復(fù)位ICE部件，設(shè)置正確的ICE信息等等。初始化完成以后，J-LINK就可以提供完整的調(diào)試功能。