基于SOPC技术的嵌入式Linux数据采集系统设计

２０１４年２月　陕西理工学院学报（自然科学版）　Ｆｅｂ．２０１４　第３０卷第１期　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｈａａｎｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｖ０Ｉ．３０　Ｎｏ．１　［文章编号］１６７３—２９４４（２０１４）０１—０００５—０５　基于ＳＯＰＣ技术的嵌入式Ｌｉｎｕｘ数据采集系统设计　岳　奇，　赵建军，　刘石山　（昆明理工大学理学院，云南昆明６５０５００）　［摘要］　结合Ｘｉｌｉｎｘ公司的可编程片上系统（ＳＯＰＣ）技术，在ＸＵＰ　Ｖｉ￣ｅｘ－ＩＩ　Ｐｒｏ开发平台　上，研究并实现了以ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５处理器为核心的硬件平台的搭建，并在Ｌｉｎｕｘ系统平台上通　过内存映射机制实现了通用输入／输出口（ＧＰＩＯ）控制器的驱动程序和应用软件的开发，实现　了对ＧＰＩＯ设备控制和数据的采集。为ＦＰＧＡ与嵌入式Ｌｉｎｕｘ操作系统在嵌入式领域的融合　提供了一种方法。　［关键词］Ｌｉｎｕｘ操作系统；ＳＯＰＣ；设备驱动；数据采集　［中图分类号］ＴＰ２７４　．２　［文献标识码］　Ａ　Ｏ　引　言　ＳＯＰＣ（Ｓｙｓｔｅｍ　Ｏｎ　ａ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｃｈｉｐ，可编程片上系统）技术是一种全新的综合性的电子设计技　术，结合了ＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ　Ｏｎ　Ｃｈｉｐ，片上系统）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ，可编程逻辑器件）和ＦＰＧＡ　（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ，现场可编程门阵列）各自的优点，具有灵活的设计方式，可裁剪，可扩　充，并具备软硬件在系统可编程的功能，已逐渐成为一个新兴的技术方向。在ＦＰＧＡ中嵌入ＰｏｗｅｒＰＣ处　理器，可以充分利用ＦＰＧＡ具有可重配置、巨大的Ｉ／Ｏ带宽和高速并行处理能力，在数据采集和智能控　制领域具有重要的应用价值；另一方面通过将Ｌｉｎｕｘ系统在ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５处理器中移植，可以充分利用　Ｌｉｎｕｘ在数据处理、任务管理、界面控制和文件操作等方面的优点，大大提升了系统的整体性能，缩短了　系统设计的周期。因此，将Ｌｉｎｕｘ系统嵌入到ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５硬核中，是一种低成本、高性能的嵌入式系统　开发方案。　ＰｏｗｅｒＰＣ处理器在通信领域和工业控制领域有着广泛的应用，本文采用Ｘｉｌｉｎｘ公司ＳＯＰＣ技术的　ＰｏｗｅｒＰＣ硬核处理器，在Ｘｉｌｉｎｘ公司的ＸＵＰ　Ｖｉ￣ｅｘ—ＩＩ　Ｐｒｏ平台上研究并实现了以ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５处理器为　核心的硬核处理器硬件平台的搭建；采用Ｌｉｎｕｘ　２．６．２８内核在Ｌｉｎｕｘ系统平台上通过内存映射机制实　现了ＧＰＩＯ（Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｐｕｒｐｏｓｅ　Ｉｎｐｕｔ　Ｏｕｔｐｕｔ，通用输入／输出ＥＩ）控制器的驱动程序和应用软件的开发，实现　了对ＧＰＩＯ设备控制和数据的读写。　ｌ　可编程ＳＯＰＣ和Ｖｉｒｔｅｘ—ＩＩ　Ｐｒｏ　Ｖｉｒｔｅｘ—ＩＩ　Ｐｒｏ系列是Ｘｉｌｉｎｘ公司推出的一种较为完善的ＳＯＰＣ解决方案。随着嵌入式技术的发展和　收稿日期：２０１３－０６—２０　基金项目：国家自然科学基金青年科学基金资助项目（１１１０３０６９）　作者简介：岳奇（１９８７～），男，陕西省西乡县人，昆明理工大学硕士研究生，主要研究方向为嵌入式系统；赵建军　（１９６２一），男，云南省昆明市人，昆明理工大学副教授，硕士研究生导师，主要研究方向为电子技术及嵌入式系统；刘石山　（１９８７一），男，江西省九江市人，昆明理工大学硕士研究生，主要研究方向为嵌入式系统。　・５－　陕西理工学院学报（自然科学版）　第３０卷　应用，Ｘｉｌｉｎｘ公司结合其高端芯片推出基于ＦＰＧＡ的两种３２位的嵌入式处理器内核。一种是采用先进　的ＩＰ植入技术在Ｖｉ￣ｅｘ—ＩＩ　Ｐｒｏ中嵌入Ｉｒｏ中嵌入ＩＢＭ　ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５硬核处理器；另一种采用ＭｉＢＭＰｏ　ｃｒｏＢｌａｚｅ　３２位嵌入　式处理器软核。ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５是３２位体系结构的嵌入式处理器，采用精简指令集框架的ＣＰＵ，运行的最　高频率可达到４００　ＭＨｚ，能够实现更快的数据处理能力，而ＭｉｃｒｏＢｌａｚｅ软核处理器，运行频率最高为　１５０　ＭＨｚ，具有更好的灵活性。由于ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５硬核处理的速度和资源优势，在项目设计中我们采用　了ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５硬核处理器为核心的ＳＯＰＣ系统。　２　ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５硬件平台的搭建　嵌入式系统的开发环境包含了硬件环境和软件环境两个方面，Ｘｉｌｉｎｘ公司的ＥＤＫ（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｄｅｖｅｌ—　ｏｐｍｅｎｔ　Ｋｉｔ，嵌入式开发套件）为嵌入式ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５硬核处理器和ＭｉｃｒｏＢｌａｚｅ软核处理器提供进行Ｘｉｌ—　ｉｎｘ平台ＦＰＧＡ设计所需的ＩＰ核，利用ＥＤＫ可以快速生成以ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５为处理器的基本片上系统的　硬件和软件结构，硬件平台的核心是Ｖｉａｅｘ－ＩＩ　Ｐｒｏ芯片ＸＣ２ＶＰ３０，内嵌了两个ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５硬核处理器。　设定处理器时钟为２００　ＭＨｚ；ＲＳ２３２一Ｕａｒｔ一１的波特率为１　１５　２００　ｂｉｔ／ｓ；支持ＳｙｓＡＣＥ—ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ用于　ＣＦ卡引导系统的启动和文件系统的操作；ＤＤＲ—ＳＤＲＡＭ　２５６Ｍ作为系统内存；１６　ＫＢ　ＲＡＭ的支持；用户　自定义ＩＰ核用于对数据的采集。完成系统配置后，运行ＸＰＳ就可以生成与硬件平台相关的ｄｏｗｎｌｏａｄ．　ｂｉｔ，用于完成片上系统硬件的初始化工作，硬件平台组成如图１所示。硬件比特流文件生成以后，需要　配置相应的软件板级的支持包，用于配置系统硬件以完成硬件之间的数据交互。在ＥＤＫ软件平台设置　中，在操作系统选项中选择ｄｅｖｉｃｅ—ｔｒｅｅ，在ＯＳ　ａｎｄ　Ｌｉｂｒａｒｉｅｓ选项中选择ＲＳ２３２一Ｕａｒｔ一１为串口通信。相　应参数设置完成后就可以生成ｘｉｌｉｎｘ．ｄｔｓ文件，它记录了系统的硬件信息，包括各个硬件分配的地址大　小、基地址及ＩＰ核的版本号。　ＤａｔａＳｉｄｅ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｓｉｄｅ　Ｍｅｍｏ￣　Ｍｅｍｏｒｙ　ＯＣＭＢｌＵＳ　ＯＣＭＢＵＳ　ｌ　ＤＤＲ＿Ｓｌ　ＤＲＡＭ　ＤＳＣＯＰｏＭｌｗｅｆ　ＰＣＩ　　４Ｉ０Ｓ５ＣＯＭ　　ｌ　图１　硬件平台组成框图　由于ＦＰＧＡ和Ｌｉｎｕｘ系统处于两个不同的时钟域中，实现对ＦＰＧＡ采集的数据准确地传送成为系统　设计的关键问题。文章采用调用Ｘｉｌｉｎｘ　ＩＰ　ｃｏｒｅ生成的异步ＦＩＦＯ作为数据的缓冲，异步ＦＩＦＯ的数据宽　度为４０　ｂｉｔ，用于ＦＰＧＡ和Ｌｉｎｕｘ系统进行数据通信。ＴＤＣ（Ｔｉｍｅ．ｔｏ．Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，时间数字转换器）　是一个高精度的计时器，利用ＦＰＧＡ进位链延时将单光子到达时间转换为数字信号，实现光子到达时间　的测量，经过特殊的格式化后将光子到达时间数据的测量结果输出到异步ＦＩＦＯ中。ＩＰＩＦ（ＩＰ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）　是总线和用户逻辑之间的可快速实现和可配置的接口。ＦＰＧＡ内部结构如图２所示。　第１期　岳奇，赵建军，刘石山　基于ＳＯＰＣ技术的嵌入式Ｌｉｎｕｘ数据采集系统设计　ＧＰＩＯ把ＦＩＦＯ中的两　个控制信号与ＰＬＢ总线连　接起来，通过这两个控制信　号判断ＦＩＦＯ是否为空的信　至　ＦＩＦ０　号ｅｍｐｔｙ和读取数据有效信　号ｖａｌｉｄ，用于对ＦＩＦＯ中数　据的读取控制。由于异步　ＦＩＦＯ的读时钟（ｒｄ～ｃｌｋ）和　写时钟（ｗｒ＿ｃｌｋ）工作于两个　卜一　ＤＤＲ　不同的时钟域中，需要ＤＣＭ　（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｌｏｃｋ　Ｍａｎａｇｅｒ，数字　时钟管理单元）对异步ＦＩＦＯ　图２　系统硬件原理图　时钟进行控制，用来产生系统所需的时钟信号。ＣＰＵ通过读取ＧＰＩＯ中的控制信号判断是否可以读取　ＦＩＦＯ中的数据，当ＦＩＦＯ中的控制信号为ＨＦ半满且ＲＤ—ＥＮ有效时触发中断，从而使Ｌｉｎｕｘ系统读取　ＦＩＦＯ中的数据。　３　ＦＰＧＡ控制器的驱动程序编写　设备驱动程序是应用程序与硬件之间的一个中间软件层，设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的　细节。应用程序可以像操作普通文件一样利用ｏｐｅｎ（）、ｃｌｏｓｅ（）、ｒｅａｄ（）、ｗｒｉｔｅ（）等文件处理函数，实　现对硬件设备的操作。本文采用Ｌｉｎｕｘ　２．６．２８的内核在Ｌｉｎｕｘ平台下编写用于读取和控制ＦＰＧＡ字符　的设备驱动程序，包含以下模块：设备初始化和卸载模块、设备打开和关闭模块、中断处理模块、读模块、　写模块、Ｉ／Ｏ控制模块。设备驱动程序是内核的一部分，它实现的主要功能有：实现设备的初始化和卸　载；把内核态的数据传送到硬件，把底层硬件的数据读取到内核态；实现应用程序和设备文件的数据交　互；硬件检测处理及错误处理。　３．１设备初始化和卸载模块　Ｌｉｎｕｘ在系统上电启动或动态加载驱动程序时要调用内核的初始化函数，初始化模块在内核启动时　负责ＦＰＧＡ设备的初始化。利用ｍｏｄｕｌｅ—ｉｎｉｔ（）和ｍｏｄｕｌｅ—ｅｘｉｔ（）宏实现驱动程序的初始化和注销。设　备初始化由ｍｏｄｕｌｅ—ｉｎｉｔ（）函数来完成，包括检测硬件、注册设备驱动程序、向内核注册主次设备号、申　请Ｉ／０内存、物理地址到虚拟地址映射等操作。注销加载到内核上的设备驱动程序模块时，通过调用　ｍｏｄｕｌｅ—ｅｘｉｔ（）函数来完成，特别地，要释放在初始化时分配的内存、注销设备驱动程序等操作。初始化　工作流程如图３所示。　由于ＰｏｗｅｒＰＣ体系结构没有专门用于设备Ｉ／Ｏ的指令，而采用把寄存器看作内存的一部分，它与设　备通讯的主要机制是通过内存映射方式对寄存器进行操作。在Ｌｉｎｕｘ设备驱动程序开发过程中，由于　驱动程序操作的是设备的虚拟地址，通过ＭＭＵ（Ｍｅｍｏｒｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｕｎｉｔ，内存管理单元）将设备的虚拟　地址映射到正确的物理地址上去。在初始化调用ｍｏｄｕｌｅ—ｉｎｉｔ（）时，首先利用ｒｅｑｕｅｓｔ—ｍｅｍ—ｒｅｇｉｏｎ（ｐｈｙｓ　—ａｄｄｒ，ｓｉｚｅ）函数检测Ｉ／Ｏ内存区是否可用，ｐｈｙｓ—ａｄｄｒ为ＦＰＧＡ的基地址，ｓｉｚｅ为注册的输入输出空间的　大小，利用返回值来判断是否有可用的虚拟内存空间。然后利用ｉｏｒｅｍａｐ—ｎｏｃａｃｈｅ（）函数进行地址映　射，调用该函数直接将ＦＰＧＡ设备寄存器的线性地址映射到内存空间中，返回值为内存映射后的虚拟内　存地址，用户通过对返回的虚拟内存的地址的读写实现对ＦＰＧＡ硬件的控制和操作。　３．２　ｆｉｌｅ—ｏｐｅｒａｔｉｏｎ结构　Ｌｉｎｕｘ通过设备文件系统对设备进行管理，各种设备都以文件的形式存放在／ｄｅｖ目录下，Ｌｉｎｕｘ使　用ｓｔｒｕｃｔ　ｉｆｌｅ—ｏｐｅｒａｔｉｎｇ为所有的设备文件提供了统一的操作函数接口。ｆｉｌｅ—ｏｐｅｒａｔｉｏｎ结构体在头文件　Ｌｉｎｕｘ／ｆｓ．ｈ中定义，它是系统调用和驱动程序关联起来的关键数据结构，用来存储驱动内核模块提供的　对设备进行各种操作函数的指针。它为应用程序提供了统一的系统调用接口。　陕西理工学院学报（自然科学版）　第３０卷　具体声明如下：　ｓｔａｔｉｃ　ｃｏｎｓｔ　ｓｔｒｕｃｔ　ｆｉｌｅ—ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ　ｘｇＮｏ＿ｆｏｐｓ＝　｛　ｏｗｎｅｒ＝ＴＨＩＳＭＯＤＵＬＥ．　ｉｏｃｔｌ＝ｘｇｏｉｏｉｏｃｔｌ，　—ｒｅａｄ＝ｘｇｐｉｏｒｅａｄ，　ｏｐｅｎ＝ｘｇｐｉｏ．．．ｏｐｅｎ，　ｒｅｌｅａｓｅ＝ｘｇｐｉｏｒｅｌｅａｓｅ，　．一｝；　应用程序打开设备时通过调用ｆｉｌｅ—ｏｐｅｒａｔｉｏｎ结构体中的　ｘｇｐｉｏ．一ｏｐｅｎ（）函数，实现对设备的打开。注册中断服务采用ｒｅ—　ｑｕｅｓｔ—ｉｒｑ（）函数，完成中断的申请。在设备打开后，返回一个　文件指针，可以利用文件指针对设备进行一系列操作。关闭设　备时使用ｘｇｐｊｏ—ｒｅｌｅａｓｅ（）释放进程分配的内存空间。　３．３　ＦＰＧＡ硬件设备的数据读取和控制　利用ｒｅａｄｌ（ａｄｄｒｅｓｓ）和ｗｒｉｔｅｌ（ｖａｌｕｅ，ａｄｄｒｅｓｓ）函数可以实现　对ＦＰＧＡ物理地址的寄存器３２位数据的读写。由于Ｌｉｎｕｘ是　保护模式的操作系统，内核和应用程序分别运行在完全分离的　虚拟地址空间，用户空间的进程一般不能直接访问硬件。因此　需要用到ｃｏｐｙ．一ｔｏ—ｕｓｅｒ（）和ｃｏｐｙ．一ｆｒｏｍ—ｕｓｅｒ（）实现驱动程序所　在的内核空间与应用程序所在的用户空间的数据交互。下面　是实现内核与ＦＰＧＡ的数据读写的部分代码：　图３初始化工作流程图　ｓｔａｔｉｃ　ｓｓｉｚｅ—ｔ　ｘｇｐｉｏ—ｒｅａｄ（ｓｔｒｕｃｔ　ｆｉｌｅ　ｆｉｌｐ，ｃｈａｒ　ｂｕｆｆｅｒ，ｓｉｚｅ＿ｔ　ｃｏｕｎｔ，ｌｏｆｆ＿ｔ　ｐｐｏｓ）　｛　ｆｏｒ（ｉ＝０；ｉ＜ｃｏｕｎｔ；ｉ＋＋）　ｄｒｙ　ｂｕｆ［ｉ］＝ｒｅａｄｌ（ｒｅｍａｐｐｅｄ＿一ａｄｄｒ＋ｉ）；／／读取ＦＰＧ，Ａ寄存器ｃｏｕｎｔ个数据到内核空间　ｒｍｂ（）；／／等待读缓冲完毕　ｃｏｐｙ＿ｔｏ＿ｕｓｅｒ（ｂｕｆｆｅｒ，ｄｉｎ—ｂｕｆ，ｃｏｕｎｔ）；／／ｃｏｕｎｔ个内核空间的数据复制到用户空间　｝　ｓｔａｔｉｃ　ｓｓｉｚｅ＿ｔ　ｘｇｐｉｏｗｒｉｔｅ（ｓｔｒｕｃｔ　ｉｆｌｅ　ｆｉｌｐ，ｃｏｎｓｔ　ｃｈａｒ　ｂｕｆｆｅｒ，ｓｉｚｅ＿ｔ　ｃｏｕｎｔ，ｌｏｆｆ　ｔ　ｐｐｏｓ）　｛　ｃｏｐｙ＿ｆｒｏｍ　ｕｓｅｒ（ｄｒｖ＿ｂｕｆ，ｂｕｆｆｅｒ，ｃｏｕｎｔ）；／／复制ｃｏｕｎｔ个用户空间的数据到内核空间　ｆｏｒ（ｊ＝０；ｊ＜ｃｏｕｎｔ；ｊ＋＋）ｗｒｉｔｅｌ（ｄｒｙ—ｂｕｆＥｊ］，ｒｅｍａｐｐｅｄ—ａｄｄｒ＋ｊ）；／／将内核空间ｃｏｕｎｔ个数据写入ＦＰＧＡ　ｗｍｂ（）；／／等待写缓冲完毕　｝　３．４添加驱动程序到内核空间　在Ｌｉｎｕｘ平台上的设备驱动程序编写完成后，需要将驱动程序添加到内核空间，Ｌｉｎｕｘ驱动程序的　加载分为动态方式和静态方式。当利用动态加载的方式并调试无误后，就可以采用静态加载的方式直　接将驱动程序编译进Ｌｉｎｕｘ内核，实现系统上电自动调用，步骤如下：　（１）在ＥＤＫ硬件平台搭建完成后，将ＥＤＫ工程目录下ｄｅｖｉｃｅ—ｔｒｅｅ生成的ｘｉｌｉｎｘ．ｄｔｓ拷贝到Ｌｉｎｕｘ一　２．６－ｘｌｎｘ／ａｒｃｈ／ｐｏｗｅｒｐｃ／ｂｏｏｔ／ｄｔｓ目录下；　（２）将编写的读写ＧＰＩＯ的驱动程序拷贝到Ｌｉｎｕｘ．－２．６－ｘｌｎｘ／ｄｒｉｖｅｒ／ｅｈａｒ目录下；　（３）修改Ｌｉｎｕｘ－２．６－ｘｌｎｘ／ｄｒｉｖｅｒ／ｃｈａｒ的Ｍａｋｅｆｉｌｅ文件，在Ｍａｋｅｆｉｌｅ文件中添加：　ｏｂｊ一￥（ＣＯＮＦＩＧ—ＤＲＩＶＥＲ—ＧＰＩＯ）＋：ｘｇｐｉｏ．Ｏ　（４）修改Ｌｉｎｕｘ－２．６－ｘｌｎｘ／ｄｒｉｖｅｒ／ｃｈａｒ的Ｋｃｏｎｆｉｇ文件，并添加：　＃Ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｄｅｖｉｃｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　．Ｒ．　第１期　岳奇，赵建军，刘石山　ｍｅｎｕ“Ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｄｅｖｉｃｅｓ”　ｃｏｎｆｉｇ　ＤＲＩＶＥＲＧＰＩＯ　基于ＳＯＰＣ技术的嵌入式Ｌｉｎｕｘ数据采集系统设计　Ｉ１　２　３　４　５　二　］ｊ　１　］Ｊ　ｔｒｉｓｔａｔｅ“ＤＲＩＶＥＲＧＰＩＯ’’　—ｈｅｌｐ　Ｅｎａｂｌｅ　Ｘｉｌｉｎｘ　Ｖｉ￣ｅｘ．ＩＩ　Ｐｒｏ　ＧＰＩＯ　（５）返回到Ｌｉｎｕｘ一２．６－ｘｌｎｘ目录下，利用ｍａｋｅ　ｍｅｎｕｃｏｎｆｉｇ可视化Ｌｉｎｕｘ内核配置界面，在Ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ｄｅｖｉｃｅｓ中选择ＤＲＩＶＥＲ—ＧＰＩＯ＜　＞，利用＃ｎｉｃｅ　ｍａｋｅ－ｊ　４　ｓｉｍｐｌｅＩｍａｇｅ．ｖｉｒｔｅｘ４０５一ｌｉｎｕｘ命令将驱动程序　编译进内核，最终生成可以在ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５处理器上运行和进行ＦＰＧＡ数据采集的ｓｉｍｐｌｅＩｍａｇｅ．ｖｉｒ．　ｔｅｘ４０５一ｌｉｎｕｘ．ｅｌｆ内核文件。　４　结　语　文章针对基于ＳＯＰＣ技术的嵌入式Ｌｉｎｕｘ数据采集系统的研究与设计，介绍了基于ＰｏｗｅｒＰＣ架构的　嵌入式Ｌｉｎｕｘ平台设备驱动程序的设计方法。系统以ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５处理器为核心，定制了基于ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５处理器的Ｌｉｎｕｘ系统，实现应用程序与ＦＰＧＡ中自定义ＩＰ核的控制和单光子到达时间的数据读取，　完成了对光子到达时间的数据采集。验证了Ｌｉｎｕｘ操作系统运行在ＰｏｗｅｒＰＣ硬核处理器的可行性，同　时验证了ＳＯＰＣ技术、操作系统与ＦＰＧＡ的结合进行数据处理的可行性。充分发挥了Ｌｉｎｕｘ操作系统可　移植性和扩展性强以及ＦＰＧＡ的数据处理速度快的特点，实现了Ｌｉｎｕｘ操作系统与ＦＰＧＡ的融合和信号　的处理，对于通信、消费类产品等多方面有着广泛的应用前景。　［　参考文献　］　张春生，常青，肖山竹．基于ＰｏｗｅｒＰＣ　４０５的ＳＯＰＣ简单应用［Ｊ］．微处理机，２００７（６）：１１７—１２０．　陈鑫旺，姜秀杰．基于嵌入式Ｌｉｎｕｘ和ＦＰＧＡ的数据通信系统设计［Ｊ］．微计算机信息，２０１２，２８（６）：７６—７８．　买培培，邵东晖，苏涛．Ｌｉｎｕｘ在Ｘｉｌｉｎｘ　ＦＰＧＡ上的移植［Ｊ］．火控雷达技术，２００９，３８（４）：７２—７６．　田耘，徐文波．Ｘｉｌｉｎｘ　ＦＰＧＡ开发实用教程［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００８：４６９－５２１．　ＬＩＮＧ　Ｈｓｉａｎｇ．ＬＩＮ　Ｊａｍｉｅ．Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ　ｈａｒｄｗａｒｅ／ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ　ａｎｄ　ａｌｌ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｌｉｎｕｘ　Ｐｏｒｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｖｉｒｔｅｘ—ＩＩ　Ｐｒｏ　ｄｅｖｅ１．　ｏｐｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ［Ｄ］．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ：Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ　Ｓｔａｔｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００６：４２＿４６．　［６］　吴彦宏，陈相宁．￥３Ｃ２４１０在Ｌｉｎｕｘ下的ＦＰＧＡ驱动［Ｊ］．科学技术与工程，２００８，８（１７）：５０３４－５０３８．　［７］　刘振彪，肖国强，武兵．基于ＰｏｗｅｒＰＣ的嵌入式ＭＰＥＧ４视频解码器的设计与实现［Ｊ］．计算机工程与设计，２００８，　２９（６）：１３８４．１３８６．　［责任编辑：魏强］　Ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｌｉｎｕｘ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＳＯＰＣ　ＹＵＥ　Ｑｉ，　ＺＨＡＯ　Ｊｉａｎ－ｊｕｎ，ＬＩＵ　Ｓｈｉ—ｓｈａｎ　（Ｆａｃｕｌｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　６５０５００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｎ　ａ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｃｈｉｐ（ＳＯＰＣ）ｂｙ　Ｘｉｌｉｎｘ　ｃｏｍｐａｎｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ＸＵＰ　Ｖｉ￣ｅｘ—ＩＩ　Ｐｒｏ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ａｎｄ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｗｉｔｈ　Ｐｏｗｅｒ　ＰＣ　４０５　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ａｎｄ　ｉｔ　ａｃｈｉｅｖｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ＧＰＩＯ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｄｒｉｖｅｒ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｉｎ　Ｌｉｎｕｘ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｍｅｍｏｌ＂ｙ　ｍａｐｐｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ＧＰＩＯ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ａ　ｆｕｓｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ＦＰＧＡ　ａｎｄ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　Ｌｉｎｕｘ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｆｉｅｌｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｌｉｎｕｘ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ；　ＳＯＰＣ；ｄｅｖｉｃｅ　ｄｒｉｖｅｒ；ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　・９・