《電子技術應用》
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基于ARM 926EJ-S微控制器的網絡廣播設計
單片機與嵌入式系統
陳顯明 楊清華
摘要: 基于ARM926EJ-S微控制器的網絡廣播設計,本文提出了一種基于ARM和PoE的嵌入式系統的網絡廣播設計方案。該方案以ARM926EJ-S處理器及其外圍模塊作為硬件平臺,以嵌入式Linux作為操作系統,構成整個系統。該系統應用以太網供電,實現網絡廣播的功能,不必進行專
Abstract:
Key words :

本文提出了一種基于ARM和PoE的嵌入式系統的網絡廣播" title="網絡廣播">網絡廣播設計方案。該方案以ARM926EJ-S" title="ARM926EJ-S">ARM926EJ-S處理器及其外圍模塊作為硬件平臺,以嵌入式Linux作為操作系統,構成整個系統。該系統應用以太網" title="以太網">以太網供電,實現網絡廣播的功能,不必進行專門供電線路。

  1 系統結構

  系統由音頻放大器LM48510" title="LM48510">LM48510、音頻處理器" title="音頻處理器">音頻處理器、以太網供電和以太網數據通信等組成。從前端到后端依次經過音頻放大器M48510→ARM926EJ-S→PoE/Network等幾個處理過程,實現以太網供電的網絡廣播。系統的硬件結構如圖1所示。

系統的硬件結構

  2 系統的硬件設計

  2.1 ARM926EJ-S相關設計

  ARM926EJ-S處理器是通用微處理器ARM9家族的一員,屬于5TEJ版ARM架構。針對的是多任務應用,全存儲器管理、高性能、小核心尺寸和低功耗都是其重要的特點。ARM926EJ-S處理器支持32位ARM 16位Thumb指令集,使得用戶能在高性能和高代碼密度上取得平衡。應用ARM-926EJ-S軟核處理器的解決方案,打造具有綜合功能、可配置的緩沖存儲系統,增強芯針對音頻/視頻、語音和多媒體等消費電子的需求。

  ARM926EJ-S作為系統的CPU,捕獲麥克風的音頻信號,通過音頻信號處理器實現數字音頻信號,完成編碼處理后,通過AHB總線DMA至外部SDRAM。經過音頻放大器LM48510相關處理后,送至Ethernet MAC從網口輸出,送給揚聲器。此外,ARM926EJ-S具有豐富的外設及I/O,這對將來的系統升級也提供了很大的便利。

  2.2 PoE電源設計

  2.2.1 PoE供電的工作過程

  首先,PSE設備在端口輸出很小的電壓,直到其檢測到線纜終端的連接為一個支持IEEE 802.3af標準的受電端設備。當檢測到受電端設備PD之后,PSE設備可能會為PD設備進行分類,并且評估此PD設備所需的功率損耗。在一個可配置時間(一般小于15μs)的啟動期內,PSE設備開始從低電壓向PD設備供電,直至提供48 V的直流電源。為PD設備提供穩定可靠48 V的直流電,滿足PD設備不越過15.4 W的功率消耗。若PD設備從網絡上斷開時,PSE就會快速地(一般在300~400 ms)停止為PD設備供電,并重復檢測過程以檢測線纜的終端是否連接PD設備。POE供電原理圖如圖2所示。

  

POE供電原理圖

 

  2.2.2 以太網供電控制器LTC4267

  Linear Technology推出IEEE 802.3af以太網供電(PoE)控制器LTC4267,它具有一個集成開關穩壓器,極大簡化了受電設備(PD)設計。 LTC4267包括一個恒定頻率電流模式的片上DC/DC控制器,它易于定制成滿足多種電源電壓和負載電流的要求。恒定頻率工作可維持在非常輕的負載情況,從而使所產生的低頻噪聲最小化。

  3 系統的軟件設計

  軟件系統包括系統引導程序Bootloader,嵌入式操作系統及上層應用程序。其中Bootloader是運行于操作系統之前的引導程序,主要任務是完成系統啟動之前必要的硬件初始化和操作系統加載;操作系統是整個嵌入式平臺的核心程序,主要功能是高效地管理和分配底層硬件資源,并為上層應用程序提供與硬件細節無關的系統調用接口。

  系統初始化程序還要完成系統的網絡分配、音頻相關參數配置,并關閉不用的外設以盡可能地降低功耗。

  軟件系統還包括網絡廣播關鍵的TCP/IP、UDP協議庫。應用軟件包括完成文件系統管理、網絡服務、郵件發送、文件傳送、偵測報警等。網絡服務程序完成把語音發送到網絡的某個端口,以供其他網絡設備來訪問。

  結語

  本文介紹了以ARM926EJ-S微控制器為核心的網絡廣播設計與實現,網絡供電模塊LTCA267是恒定頻率電流模式的片上DC/DC控制器,音頻放大器LM48510無需加設外置升壓轉換器,便可確保新產品的輸出功率保持穩定。目前,ARM926EJ-S在音頻/視頻、語音和多媒體等消費電子領域有著廣泛的應用。因此,該系統具有廣闊的應用前景。

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