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2008-06-12 高性能嵌入式ARM MPU在医疗电子系统中的设计应用

  行业正逐渐展现出诱人的发展前景,产品更新换代的速度不断提高,同时,由于医疗电子产品自身的特殊性,对元器件的性能、功耗、可靠性和集成度等方面都提出了极高的要求。全球各大著名的半导体厂商纷纷推出一系列适合该应用领域的产品。

  基于ARM内核的32位嵌入式微处理器(MPU),以其高性能、低功耗和丰富的片内资源,成为目前众多医疗电子产品开发平台的首选。其中,Cirrus Logic公司推出的旗舰产品EP9315,是目前集成度最高的ARM处理器。该处理器采用ARM920T内核,拥有200MHz主频的高性能,内嵌数学协处理器、图形加速引擎,集成包括IDE和PCMCIA等接口在内的丰富的外围电路,满足工业级的标准和极具吸引力的性价比,使其在众多嵌入式微处理器中脱颖而出,成为下一代医疗电子产品开发平台的理想选择。

  医疗电子产品种类繁多,功能不一。根据其应用场合分类,包括超声成像系统、多参数监护系统、常规检验系统等。

  现在的医疗电子产品总是采用最新的技术,以期获得强大的性能来完成日益复杂的算法和众多的功能,满足不断升级的临床应用需求。其应用需求主要表现在以下方面:

  1. 随着产品性能的逐步提升,需要硬件来完成大量的算法和逻辑运算。如B超和高端监护仪等产品已开始大量使用FPGA器件;

  2. 大尺寸显示屏和触摸屏的广泛应用。目前超声产品,多参数监护仪和一些检验产品如血球仪、生化分析仪等大多使用10\~15\范围内的大尺寸显示屏,采用640×480、800×600或者1024×768的分辨率。另外,触摸屏在该领域的使用也越来越广泛;

  3. 大数据量的存储。像B超和彩超等产品由于应用层软件的日益庞大和图像深度存储的需要,已开始外接标准IDE硬盘;

  4. 外围接口的需要。如网络接口和USB接口在医疗电子产品中已不可或缺;

  5. 音频Codec的应用。例如在彩超系统中,就需要通过音频Codec来完成多普勒血流音频数据的编解码;

  上述一系列的应用需求对微处理器平台提出了更高的要求,工程师在选型时往往希望速度更快、集成度更高而功耗更低,尤其是在高集成度方面,不仅可以保证设计工作的便捷性和可靠性,而且能够有效地控制成本。

  微处理器作为系统的核心控制器件,其各项指标往往是工程师们在选型时最为关注的。与其他基于ARM9内核的嵌入式微处理器相比较,Cirrus Logic公司的EP9315无论是在整体性能、片内外围接口,以及系统成本方面,都有比较明显的优势。EP9315的结构框图如图1所示。

  1. 集成主频为200MHz的ARM920T内核以及支持Linux、Windows CE和其他许多嵌入式操作系统的内存管理单元(MMU)。拥有16KB指令缓存和16KB数据缓存;

  2. 内嵌MaverickCrunch数学协处理器,显著提高了对单/双精度整数及浮点的运算速度,有助于复杂算法的运算。这在其他ARM微处理器中非常少见;

  3. 集成2D图形加速引擎,通过块复制、块填充等操作,增强系统的图像处理能力。该图像加速引擎独立于微处理器,不会增加系统开销。最高可支持到1024×768的分辨率,基本满足大多数医疗电子产品的大尺寸屏应用;

  4. 丰富的片内/外围接口资源,完全可以满足目前各类医疗电子产品的应用需求。从表1中可以看到Cirrus Logic的基于ARM9的全系列微处理器的各项参数。

  为了配合客户的同步开发,缩短研发周期,提升设计品质,Cirrus Logic公司专程在北京成立了一个由20多位工程师组成的技术支持中心,负责EP93xx系列产品的软硬件技术支持。不仅可以提供开发板等设计参考,而且提供大量的软件支持服务,包括Windows CE平台下的BSP源码,驱动源码以及Linux平台完整内核源码和开发工具包。Cirrus Logic中国及香港区总经理Peter说:“我们不仅仅为客户提供芯片,更重要的是我们能够提供全套的解决方案和开发中的技术支持。毫无疑问,这对降低客户的开发难度有极大的帮助。”

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  CPU的“青睐”。还有一个皇后级别的中断源,叫做快速中断源。她比较牛X,只要请求,CPU就会“临幸”。(好似宫斗剧啊)。3.当发生中断后,具体我们该如何编程呢?答:当一个异常发生时,这时ARM 的CPU将自动完成如下事情(要记住,是自动):(1)、lr寄存器保存目前指令的下一条指令地址。一般是(PC+4或PC+8)(2)、将CPSR的值复制到SPSR。(3)、将CPSR的工作模式位设置为异常对应的工作模式。(4)、转去执行此异常对应的向量表中的相应指令(并不只是中断处理函数)。对于我们来说,我们需要在异常向量表对应的地址处完成以下事情:(1)、保存运行的环境

  与映射表的一种机制(专业上叫页表)。虚拟地址到物理地址的映射。简单来说,CPU发出的虚拟地址,MMU通过查询这种映射表把这种虚拟地址转化为物理地址。在ARM体系中,用的有段(一级页表)、大页、小页、极小页(二级页表)等页表类型。4.运行地址和加载地址分别是什么意思,有什么区别?答:在ARM中,当程序被烧写到FLASH中,用的就是加载地址。是烧写到FLASH中的某地址上。当程序运行时,程序所处的地址就是运行地址,也叫做链接地址。在烧写ARM裸板程序时,如果在链接时,不指定链接地址的话,程序的加载地址就是链接地址。当指定了某段的链接地址时,运行到此段时,此段必须处在所指定的链接地址上,否则可能会出现程序崩溃(其实,如果指定段中

  今天学习了Nand Flash的一些内容。在此做下回忆和总结:1.什么是Nand Flash?答:Nand FLash是一种非易失性的存储性介质,一般用于保存嵌入式系统运行所必需的操作系统、北京赛车投注:应用程序、用户数据等,地位和PC上的硬盘类似。一般来说,它的接口引脚不像SDRAM那样多(SDRAM有20多根),一般也就是十几根。以三星公司的K9F1208U0M为例,如下所示。正因为它的数据引脚较少,所以它的命令、地址、数据都是公用这一组IO引脚再配上ALE、CLE等其他使能信号进行传输的。操作Nand Flash(读、写、擦除)也和简单,基本上是按照传输命令、传输地址、最后读写数据这样一个流程实现的。这些命令在具体的

  今天在宿舍学习的是S3C2440的系统时钟体系,这部分的难点不是很多,所以相对来说轻松点,但还是把感悟记录下来吧。1.S3C2440的的时钟体系有哪些?它们分别有什么作用?答:以前一直有个小疑问,你说,这CPU运行那么快,外部的设备运行的就比较慢,那它们的时钟源怎么匹配呢?哦,今天算是差不多弄清楚了。因为它们有不同的时钟源。就S3C2440来说,它有三种时钟源:(1)FCLK:用于CPU核。(2)HCLK:用于AHB总线上的设备,比如CPU核存储器控制器、中断控制器、LCD控制器、DMA和USB主机模块等高性能的设备。(3)PCLK:用于APB总线上的设备,比如WATCHD

  这几天将TQ2440上的IO控制引脚学习了一下,了解了一下关于引脚的一些寄存器的配置,熟悉了一下写ARM裸机程序的流程,写一下自己学到的东西。★程序启动初始化◇关闭看门狗有一个专门的寄存器来控制看门狗,看门狗的作用就是在一定的时间内会重新启动系统,这里我们只是写一个简单的逻辑程序用不到看门狗 ,将其关掉。设置WTCON寄存器,将其第5位置0,就可以禁用看门狗◇设置栈指针C语言中设置的变量,以及调用的函数等信息都会被存放在栈中,因此栈指针必须要设置◇调用main函数main函数中设置了关于IO寄存器的一些设置操作★TQ2440硬件相关硬件主要涉及到LED灯与GPIO,按键与GPIO之间的连接◇LED灯硬件

  ,哇!阿里的!据工作人员介绍目前已有业务系统运行在基于华芯通CPU的云平台上,云平台就是ZStack。热心的工作人员带我去华芯通的专柜进行详细参观。看到实物那一刻,颠覆了我的想法,这个跟x86架构的服务器没什么区别啊!一直以为他是一个类似路由器这样的小盒子。没想到ARM服务器工艺已和x86服务器自造工艺无太大区别。国产云平台ZStack作为国内为数不多的自研云平台,根据官网信息已发布基于国产CPU架构的版本,那么完全可以实现基于国产CPU架构来构建国产云平台。这架构图摘自他们的产品白皮书,从架构上看整个逻辑还是比较清晰,各组件依赖度并不高,不会因为管理控制节点故障而影响业务系统。经过仔细研究ZStack架构发现以下特点:全异

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