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基于Xines廣州星嵌OMAPL138 DSP+ARM+FPAGA硬件平臺、毫米波雷達平臺以及大疆的無人機平臺,開發了一套將毫米波雷達與單目視覺相融合的無人機自主避障演示系統;并利用該無人機自主避障演示系統做了避障飛行實驗,初步驗證了融合方案在無人機自主避障飛行中的可行性。 
框架解析： 數據被DSP處理之后，通過DSPLINK或者SYSLINK雙核通信組件被送往ARM，用于應用界面開發、網絡轉發、SATA硬盤存儲等應用。 OMAP-L138的DSP或者ARM根據處理結果，將得到的邏輯控制命令送往FPGA，由FPGA控制板載DA實現邏輯輸出。 （1） 高速數據采集前端部分由Xilinx Spartan-6 XC6SLX16/45 FPGA同步采集AD模擬輸入信號，可實現對AD數據進行預濾波處理，另外一路DAC可輸出任意幅值和任意波形的并行DA數據。 （2） 高速數據傳輸部分由uPP、EMIF、SPI和I2C通信總線構成。大規模吞吐量的AD和DA數據，可通過uPP總線在DSP和FPGA之間進行高速穩定傳輸；DSP可通過EMIF總線對FPGA進行并行邏輯控制和進行中等規模吞吐量的數據交換；ARM可通過SPI和I2C對FPGA端進行初始化設置和參數配置。 （3） 高速數據處理部分由DSP核和算法庫構成。可實現對AD和DA數據進行時域、頻域、幅值等信號參數進行實時變換處理（如FFT變換、FIR濾波等）。 （4） DSP+ARM雙核通信部分由DSP核、ARM核和DSPLINK/SYSLINK雙核通信組件構成。通過內存共享方式，實現DSP和ARM雙核之間的數據交換和通信。 （5） 數據顯示存儲拓展部分由ARM核、圖形顯示、網絡和SATA硬盤等部分構成。通過ARM的應用界面可實時顯示AD和DA的時域和頻域波形；并可實現大數據存儲和遠程網絡通信。
圖4 OMAP-L138+FPGA三核高速數據采集處理資源圖 基于TI OMAP-L138（定點/浮點 DSP C674x+ARM9）+ Xilinx Spartan-6 FPGA處理器； OMAP-L138 FPGA 通過uPP、EMIFA、I2C總線連接，通信速度可高達 228MByte/s； OMAP-L138主頻456MHz，高達3648MIPS和2746MFLOPS的運算能力； FPGA標配為Spartan-6系列芯片XC6SL16，可升級至XC6SL45； 開發板引出豐富的外設，包含SATA、SD、USB OTG、USB HOST、UART、雙網絡（1個千兆FPGA端、1個百兆DSP端）、ADC、DAC、DSP RS485/422、FPGA RS485、FPGA CAN、DSP RS232、FPGA RS232、RTC、LCD，引出了MCASP、MCBSP、uPP、 SPI、 EMIFA、 I2C等接口，方便用戶擴展。 DSP+ARM+FPGA三核核心板，尺寸為 72mm*44mm，采用工業級B2B連接器，保證信號完整性； 支持裸機、SYS/BIOS 操作系統、Linux 操作系統。
圖1 開發板正面圖
圖2 開發板側視圖 XQ138F-EVM是一款基于廣州星嵌SOM-XQ138F核心板設計的開發板，采用沉金無鉛工藝的4層板設計，它為用戶提供了 SOM-XQ138F核心板的測試平臺，用于快速評估SOM-XQ138F核心板的整體性能。 SOM-XQ138F核心板采用沉金無鉛工藝的8層板設計，引出CPU全部資源信號引腳，二次開發極其容易，客戶只需要專注上層應用，大大降低了開發難度和時間成本，讓產品快速上市，及時搶占市場先機。不僅提供豐富的 Demo 程序，還提供詳細的開發教程，全面的技術支持，協助客戶進行底板設計、調試以及軟件開發。 1.1.3 典型運用領域數據采集處理顯示系統 智能電力系統 圖像處理設備 高精度儀器儀表 中高端數控系統 通信設備 音視頻數據處理
圖3 典型應用領域 1.1.4 OMAP-L138+FPGA評估板簡介 廣州星嵌設計的XQ138F-EVM是一款DSP+ARM+FPGA三核高速數據采集處理開發板，適用于電力、通信、工控、醫療和音視頻等數據采集處理領域。 此設計采用OMAP-L138+Spartan-6平臺，其中OMAP-L138是德州儀器（TI）低功耗高性能浮點DSP C6748+ARM9雙核處理器，而Spartan-6是賽靈思（Xilinx）平臺升級靈活、性價比極高的FPGA處理器。此設計通過OMAP-L138的uPP、EMIF等通信接口將兩個芯片結合在一起，而OMAP-L138內部的DSP和ARM通過DSPLINK/SYSLINK進行雙核通信，實現了需求獨特、靈活、功能強大的DSP+ARM+FPGA三核高速數據采集處理系統。
圖5 FPGA與OMAP-L138通信框圖
圖6 OMAP-L138+FPGA核心板 高速通信總線——uPP uPP（Universal Parallel Port）是OMAP-L138 CPU頗具特色的高速并行數據傳輸總線，可以單獨發送和接受數據，也可以同時接收和發送數據，常用于和FPGA以及其他并口設備數據傳輸。 OMAP-L138的uPP 共有2個通道（通道A和通道B），共有32位數據線，控制簡單，配置靈活，數據吞吐量大。uPP時鐘速率可高達處理器時鐘速率的一半，對于在456MHz下運行的OMAP-L138處理器，uPP單通道吞吐量理論值可高達228MB/s。
圖6 OMAP-L138 DSP+ARM雙核通信原理 基本原理 TI官方的DSPLINK/SYSLINK雙核通信組件提供了一套通用的API，從應用層抽象出ARM與DSP的物理連接特性，從而降低用戶開發程序的復雜度。其中DSPLINK使用DSP/BIOS操作系統，SYSLINK使用SYS/BIOS操作系統，SYSLINK屬于DSPLINK的新版本雙核通信組件。 在ARM和DSP的雙核通信開發中，ARM端運行HLOS操作系統（一般是Linux），DSP端運行RTOS實時操作系統（一般是DSP/BIOS或者SYS/BIOS），雙核主頻456MHz。 優勢 （1） SOC片上DSP+ARM架構可實現穩定的雙核通信，縮短了雙核通信開發時間。 （2） DSPLINK/SYSLINK雙核通信組件突破了雙核開發瓶頸，節約了研發成本。 （3） SOC上的DSP和ARM架構簡化了硬件設計，降低了產品功耗和硬件成本。 |
