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  • Microchip推出“COTS - 耐辐射和抗辐射”Arm内核单片机

    这些新器件使设计人员能够使用商业级器件着手开发，然后再转向符合不同级别辐射要求的器件，从而减少开发时间和成本 从NewSpace到关键的太空任务，空间应用设计人员需要减少设计周期和成本，同时根据不同任务的各种防辐射要求，对设计进行调整。为应对这一趋势，Microchip Technology Inc.(美国微芯科技公司)今日面向航空航天业，推出首个基于Arm®内核的单片机——SAMV71Q21RT耐辐射单片机和SAMRH71抗辐射单片机，将商用现货(COTS)技术的低成本和大型生态系统优势与宇航级器件可调节的防辐射性能相结合。基于汽车级SAMV71单片机打造的SAMV71Q21RT耐辐射单片机和SAMRH71抗辐射单片机，采用了广泛使用的Arm® Cortex®-M7片上系统(SoC)，有助于提升空间系统的集成度，在降低成本的同时提升性能。 SAMV71Q21RT和SAMRH71允许软件开发人员在迁移到宇航级元件之前着手使用SAMV71 COTS器件进行开发，从而显着缩短开发时间、降低成本。两款器件均可使用SAMV71的完整软件开发工具链，因为它们共享相同的生态系统，包括软件库，板级支持包(BSP)和操作系统(OS)的第一级端口。初步开发工作在COTS器件上完成后，所有在这个阶段开发的软件都可以被轻松打包并移植到采用高可靠性塑封和宇航级陶瓷封装的耐辐射或抗辐射单片机上。SAMV71Q21RT耐辐射单片机可重用全套COTS掩模组，具有一定的引脚兼容性，从而可立即实现COTS器件到合规宇航级器件的移植。 SAMV71Q21RT的耐辐射性能是低轨地球卫星星座、太空机器人等NewSpace应用领域的最佳选择， SAMRH71的抗辐射性能则更适合陀螺仪、星体跟踪器等更为重要的子系统。SAMV71Q21RT耐辐射器件可耐受累计达30 Krad(Si)的总电离辐射剂量(TID)，同时具有闭锁抗扰能力，且不会被重离子破坏。如单粒子闭锁值(SEL)不超过62 MeV.cm²/mg时，SAMV71Q21RT和SAMRH71均不会受到影响。 SAMRH71抗辐射单片机专为外太空应用设计，可满足以下目标辐射性能的抗辐射要求： * 累计总电离辐射剂量超过100 Krad(Si); * 无单粒子事件翻转(SEU)、传能线密度(LET)不超过20MeV.cm²/mg，无系统缓解; * 无单粒子事件功能中断(SEFI)，确保所有存储器的完整性。 SAMV71Q21RT和SAMRH71以Arm Cortex-M7内核为基础，具有高性能、低功耗的特点，可延长空间应用的运行寿命。为了避免受到辐射影响并管理系统缓解，SAMV71Q21RT和SAMRH71的架构添加了纠错码(ECC)记忆、完整性检查监测器(ICM)、存储器保护单元(MPU)等故障管理和数据完整性功能。此外，它们还拥有CAN FD和以太网AVB/TSN功能，可满足不断变化的空间系统连接功能的需求。为进一步支持外太空应用，SAMRH71还专门设置了SpaceWire总线和MIL-STD-1553接口，用于控制和实现高速数据(最高可达到200 Mbps)管理。 Microchip航空航天和国防事业部副总裁Bob Vampola说道：“作为行业首款耐辐射、抗辐射的Arm Cortex-M7单片机，SAMV71Q21RT和SAMRH71可为航空航天应用提供在汽车行业久经考验的SoC架构。通过Microchip的“COTS - 耐辐射抗辐射”技术，上述器件可帮助设计人员以相对较低的成本立即着手原型设计，随后再移植至合规的器件。” 开发工具 为简化设计流程并缩短产品面市时间，开发人员可使用ATSAMV71-XULT评估板。该器件由Atmel Studio集成开发环境(IDE)提供支持，用于开发、调试，并提供软件库。到2019年年中，两款单片机也将在MPLAB® Harmony 3.0中得到支持。 供货和定价 采用CQFP256陶瓷封装的SAMRH71于今日开始提供样片。SAMV71Q21RT目前已经开始量产，提供四款型号： * SAMV71Q21RT-DHB-E，采用原型级QFP144陶瓷封装 * SAMV71Q21RT-DHB-MQ，采用空间级QFP144陶瓷封装(或同等QMLQ封装) * SAMV71Q21RT-DHB-SV，采用空间级QFP144陶瓷封装(或同等QMLV封装) * SAMV71Q21RT-DHB-MQ，采用符合AQEC 高可靠性要求的QFP144塑料封装

    时间：2019-04-02 关键词： Microchip 单片机 arm内核

  • 基于ARM内核的网络收音机的设计与实现

    　　收音机作为接收广播的工具，经过漫长的发展过程，由单波段发展到多波段，由电子管，晶体管发展到集成电路，由机械调谐发展到数字调谐功能等，其技术和品质都有了长足的进步。如今，在收音机这个家族中新的成员也在不断加入,如卫星广播接收机等。当社会进入网络时代后，更是出现了网络收音机这种跨越全球的信息接收设备。但是，目前这种网络收音机大多是通过基于PC机上的软件开发来实现的其功能的，也就是说这种网络收音机不能脱离电脑这种相对比较大的和比较昂贵的设备。　　为了克服PC机形式的网络收音机的缺点，本文研究了一种基于ARM的嵌入式技术的网络收音机的设计方案。该方案以ARM处理器及其外围模块作为硬件平台,以嵌入式Linux作为操作系统，以Mplayer作为网络播放软件，再配合设计的用户应用程序，共同实现了嵌入式网络收音机的全部功能。这种设计方法在网络收音机的设计史上是一个创新。同时，随着网络技术的高速发展，该设计将具有极好的市场应用前景。　　1系统的结构及工作原理　　系统的层次结构如图1所示。系统以S3C2410及其外围电路为硬件平台，以嵌入式Linux和设备驱动程序作为系统的软件平台，为上层Mplayer播放器和用户应用程序提供用户接口支持[1]。在这三层结构的支持下，共同来实现嵌入式网络收音机的全部功能。　　图1 系统层次结构图　　系统的硬件结构框图如图2所示。本系统选用的ARM处理器是Sumsing(三星)公司的一款ARM9系 列的芯片，型号为S3C2410。网卡芯片采用的是CirrusLogic公司的一颗网络处理芯片CS8900。FLASH芯片采用的是 K9F5608，用来存储启动引导程序U-boot、内核及文件系统，SDRAM芯片采用的是HY57V281620，作为该系统的内存。16*4的字符 型液晶显示模块用来显示网络电台、音频文件名等相关信息。音频D/A转换芯片选用的是飞利浦公司的UDA1341芯片，该芯片具有IIS接口，可以方便的 与S3C2410连接。　　图2 系统硬件结构框图　　系统在Linux提供的TCP/IP协议的支持下，通过应用程序和Mplayer控制，经过网卡连接到internet上指定的网络电台服务 器，下载网络电台列表。系统支持在按键的控制下的网络电台选择和LCD上显示电台信息等功能。Mplayer解析出选中的电台的IP地址后，再连接到要收 听的电台的网站，系统便可以接收并解析出该网站发出的流媒体数据。系统将接收到的流媒体数据保存到SDRAM中。之后，经过Mplayer的解码，送到音 频D/A转换芯片，即可收听到该网络电台播放的声音等信息。　　2 系统的硬件设计　　2.1 S3C2410　　本系统的硬件核心平台采用的是Samsung 公司的处理器S3C2410。该处理器内部集成了ARM 公司ARM920T 处理器核的32 位微控制器,资源丰富,带独立的16KB 的指令Cache 和16KB 数据Cache、MMU虚拟内存管理单、LCD 控制器、RAM控制器、NAND 闪存控制器、3 路UART、4路DMA、4 路带PWM的Timer、并行I/O 口、8 路10 位ADC、Touch Screen 接口、I2C 接口、I2S 接口、2 个USB接口控制器、2 路SPI,主频最高可达203MHz[2]。其内部结构如图3所示。　　图3 S3C2410内部结构图　　2.2 网络接口　　系统的网卡芯片采用Cirrus Logic公司的一种局域网处理芯片CS8900，该芯片内部集成了RAM、10BASE-T收发滤波器，并且提供8位和16位两种接口。其片选信号连接 到S3C2410的nGCS1，因此网卡的地址空间映射到0X08000000~0X0FFFFFFF。在Linux内核中，一般都含有CS8900的驱 动程序，使用时只需修改驱动与处理器的地址映射关系，并在配置内核的Device Driver选项中，选中CS8900项。　　2.3 SDRAM存储器　　本设计的SDRAM采用的是HY57V281620芯片。该芯片是一个数据宽度为16BIT，容量为16M字节的SDRAM。HY57V281620与S3C2410的连接图如图4所示。　　图4 HY57V281620电路图　　HY57V281620的ncs引脚接到处理器的nGCS6。由于在处理器的存储空间中，字节是存储容量的唯一单位。而HY57V281620 的数据宽度为16位，它的每一个存储单元都包含2个字节。因此HY57V281620的A0引脚接到了S3C2410处理器的地址线ADDR01上面。 HY57V281620的容量为16MB，因此它需要ADDR00~ADDR23共24跟地址线来寻址，所以，BA0~BA1引脚应该接到 ADDR22~ADDR23地址线上。　　3 系统的的软件设计　　3.1 嵌入式Linux的移植　　嵌入式Linux内核的版本很多，一般情况下版本越高，系统越稳定，驱动更完善，本系统选择了2.6.18的Linux内核。其实对于2.6以 后版本的Linux内核，对S3C2410的支持都有了很好的支持，所以移植过程都比较简单[3]。Linux2.6.18移植到S3C2410的基本步 骤如下：　　（1）下载Linux2.6.18内核，并解压到相应目录。　　（2）修改内核顶层目录下的Makefile文件，指明交叉编译器。进入Linux-2.6.18内核目录，输入命令vi Makefile，找到ARCH和CROSS_COMPILE两项，将其修改为ARCH = arm，CROSS_COMPILE = arm-linux-。　　（3）设置PATH环境变量，使其可以找到交叉编译工具。输入su root，进入root，在输入vi/etc/bashrc，在结尾处加入以下行：export PATH="/usr/local/arm/3".4.4/binPATH，然后重启终端或重新登陆即可。　　（4） 设置Flash分区。首先要在arch/arm/mach-s3c2410/devs.c文件中添加分区信息，其次在arch/arm/mach- s3c2410/mach-smdk2410.c文件的smdk2410_devices[]的成员中添加&s3c_device_nand。这 样Linux内核启动时，就会对Flash分区的设置初始化。　　（5）禁止Flash ECC校验。修改drivers/mtd/nand/s3c2410.c 文件，找到s3c2410_nand_init_chip()函数，在该函数体最后加上一条语句：chip->eccmode = NAND_ECC_NONE。　　（6）配置内核。通过make menuconfig命令配置内核。　　（7）编译内核，make zImage命令，得到Linux内核的映像文件zImage。　　（8）制作根文件系统。　　3.2 Mplayer移植　　Mplayer是Linux下的一个多媒体网络播放器。它的主要功能是对接收到的各种格式的流媒体数据进行解码，同时也完成对接收的网络电台的 IP地址进行解析的任务。Mplayer支持mp3、ogg 和wma等多种格式的流媒体数据进行解码，是一个功能十分强大的开源应用软件。Mplayer的移植步骤如下：　　（1）下载源代码MPlayer-current.tar.bz2，并解压。　　（2）为了让mplayer支持在线播放，从而能够播放网络电台，还必须下载安装网络协议包（主要指RTSP、MMS等协议）。可从www.live555.com上下载live555协议包，解压后配置并编译。　　（3）配置mplayer的命令格式如下：　　./configure --cc=arm-linux-gcc --target=arm-armv4-linux --enable-static --disable-win32 --host-cc=gcc --disable-dvdread --enable-fbdev --disable-mencoder --disable-mp3lib --enable-mad --enable-libavcodec --enable-live --with-livedir=/live555的目录/ --2>&1 | tee logfile。　　其中，--host-cc=gcc是用来编译一些需要在host上执行的中间文件的，如codec-cfg。--cc=arm-linux- gcc 是用来指定交叉编译工具。关于 --target=arm-armv4l-linux这个参数要注意的是它被分为三部分，第一部分的arm是指arch，这里设定为arm；第二部分的 armv4l是指具体的版本；第三部分是系统平台。--enable-static是设定静态连接。--2>&1 | tee logfile意思是将执行的情况在输出到屏幕的同时记录到logfile文件中，在控制台下编译比较有用。　　（4）输入make命令开始编译，编译完成后在顶层目录生成mplayer可执行文件。　　3.3软件主流程图　　系统主流程图如图5所示。系统上电后，bootloader(U-boot)启动，完成硬件设备的初始化， 并引导系统内核启动。系统启动执行初始化任务后，首先配置网络连接，通过运行DHCP Clieant向DHCP Server申请获取本系统IP地址。然后系统自动访问默认的电台服务器，该服务器上有最近更新的世界各地的网络电台的URL地址，系统下载该列表，并更 新上次保存的列表。然后系统判断有无按键按下，若有按键按下，系统根据按键选择相应网络电台，若在一定时间段内没有按键按下，系统自动连接电台列表的第一 个电台地址，并开始播放该网络电台。同时，LCD将显示电台的有关信息和系统信息。在播放过程中，同样可以根据按键来中断、选择网络电台。　　图5 系统主流程图　　4 结束语　　本设计基于ARM的嵌入式技术，通过软硬件等三层结构，实现了一个嵌入式网络收音机系统。该系统克服了PC机形式的网络收音机的诸多缺点，是一个极具创新思维的设计。随着网络技术和嵌入式技术的高速发展，该设计具有很好的市场应用前景和科研价值。　　本文作者创新点:　　1、首次提出了用嵌入式技术设计网络收音机的系统设计方案，极具创新特点。　　2、实现了Mplayer软件在Linux系统平台下向ARM9的移置。　　参考文献　　[1] 周立功等．ARM 微控制器基础与实践[M]．北京航空航天大学出版社，2003.7.　　[2]李侃,廖启征. 基于s3c2410平台与嵌入式Linux的图像采集应用［J］．微计算机信息， 2006，3-2：125-127.　　[3] 孙琼. 嵌入式Linux应用程序开发详解[M]. 人民邮电出版时, 2006.7.

    时间：2018-11-01 关键词： arm内核 网络收音机

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