2024年4月4日发(作者：翁梦槐)
2021
年
4
月
第
44
卷第
2
期
舰船电子对抗
SHIPBOARDELECTRONICCOUNTERMEASUREVol.44No.2
Ar.2021
p
基于
ZYNQ
的便携式显控终端设计与实现
乔雪原
()
中国电子科技集团公司第十研究所
,
四川
成都
610036
摘要
:
工业测控装备便携
、
小型化的需求日益迫切
,
设计与实现了一种基于
ZYNQ
处理器的便携式显控终端
。
该终
端首次采用
U
通过以太网在线更新维护的方式
,
解决了系统维护难的问题
;
同时
,
提
buntu
最小核心创建文件系统
,
/
出基于
L
子系统的驱动实现方法
,
解决了内核态驱动影响系统内核稳定性的问题
。
触摸
inux
的用户空间
IO
(
UIO
)
虚拟操作界面的引入
,
实现了设备控制的无物理按键化
,
不仅节约了成本
,
降低了设备故障率
,
还解决了设备通用性
问题
。
最后
,
通过实装上机验收测试
,
验证了该方法是合理可行的
,
可推广应用于其他工程产品上
。
;/
关键词
:
用户空间
I
触摸屏
;
文件系统
ZYNQ
;
LinuxO
;
()
中图分类号
:
TN957.7
文献标识码
:
B
文章编号
:
CN32-1413202102-0109-06
:/
DOI
.2021.02.023
jj
DesinandRealizationofDislandControlTerminalBasedonZYN
gpy
a
Q
,
ametimeadriverimlementationmethodbasedontheLinuxuser
p
/
saceinutoutut
(
UIO
)
subsstemis
p
roosedtosolvethe
p
roblemthatkernelmodedriveraf-
pppyp
theZYNQ
p
minalinitiallsesUbuntu
’
ssmallest
gpy
u
coretocreateafilesstem
,
andsimlifiessstemmaintenancebeansofon-lineudateandma-
ypyy
m
p
:
Abstract
Asthedemandfor
p
ortabilitndminiaturizationofindustrialmeasurementandcontrol
y
a
,
euimentbecomesmoreandmoreimendencea
p
ortabledislandcontrolterminalbasedon
qpppy
a
()
The10thResearchInstituteofCETC
,
Chendu610036
,
China
g
QIAOXue-uan
y
roductionofthetouchvirtualoerationinterfacere-
y
o
yp
,,
alizesthenon-hsicalbuttoncontroloftheeuimentwhichnotonlavesthecostreducesthe
pyqpy
s
,,
euimentfailureratebutalsosolvesthe
p
throuhthe
qpqpyyg
,,
accetancetestitisverifiedthatthemethodisreasonableandfeasibleandcanbe
p
oularizedand
pp
aliedtootherenineerinroducts.
ppggp
:;/;;
Keords
ZYNQ
;
Linuxusersaceinutoututtouchscreenfilesstem
pppy
y
w
0
引
言
显控终端是各种模拟测试
、
监视控制设备的重
要组成部分
。
针对实验室和外场不同环境使用的灵
活性和实时性需求
,
显控终端的便携小型化具有明
确的实用价值
。
发研究
。
徐磊详细叙述了基于
ZYNQ
处理器的硬
当前出现了大量基于
ZYNQ
处理器的应用开
[
2
]
inux
开发工具的系统移植和部署方法
。
褚亭强
详细阐述了基于
ZYNQ
处理器的高清多媒体接口
1
]
。
王树青详细阐述了基于
P
桌面文件系统
[
etal-
()
显示器实现
,
以及
LHDMIinux
操作系统的交叉
3
]
。
刘桦杰详细阐述了基
编译和系统设备树的方法
[
于
ZYNQ
处理器的
USB
接口设计和
QT
库的移
4
]
。
这些研究各有侧重
,
植
[
但均没有解决系统可维
护性和通用性问题
,
比如文件系统移植后无法实现
动态裁剪和配置
,
软件开发部署需要经过复杂的交件设计和软件设计
,
采用了
Linaro
提供的
Ubuntu
收稿日期
:
20200927
110
实际工程应用场景的需求
。
舰船电子对抗
第
44
卷
叉编译等
;
同时大部分研究基于开发板完成
,
未考虑
本文提出的显控终端实现方案采用基于
Ubun-
解决了系统维护问题
,
同时采
tu
核心的文件系统
,
用触摸屏引入虚拟操作界面
,
实现了设备控制的无
物理按键化
,
降低了设备故障率
,
解决了设备通用性
问题
。
1
系统组成
从功能实现上
,
ZYNQ
系列芯片可分为
Pro-
(
e
P
s
L
si
)
n
部
g
S
处
分
y
s
理
。
te
单
P
m
元
S
(
是
PS
基
)
于
部
所包含
A
分
的
R
和
定
M
P
处
ro
理
g
r
器
amm
的处
in
g
理
L
系
o
统
g
ic
,
除了时器
、
中断控制器和
MA
控制器外
,
还包括双倍速率
(
口
、
DDR
)
存储器接
等
;
储器
P
M
L
IO
接口以及与
则包含有丰富的逻辑资源
PL
通信的高速
,
如块随机存取存
AXI
总线接口
(
快速互
BR
联
AM
(
PC
)
I
、
E
数字信号处理
)
模块等
。
A
(
X
D
I4
SP
高
)
模块
速总
、
线
外围组件
可以使
S
能够通过
,
PL
也能够
A
通
XI4
过
GP
接口控制
PL
端的
接数据传
A
输
X
,
I
高性能
(
DR
的直
ZYNQ
内
H
部
P
的
)
接
高
口
IP
核模
块
速
实
总
现
线
和
设
计
,
大大简化了
显控终端的硬件架构采用核心处理板加功能子
PS
和
PL
之间的互联
[
5
]
。
卡的方式实现
。
核心功能独立形成核心处理板
,
特
定的应用需求通过功能子卡的形式进行扩展
,
子卡
与核心板的接口形式采用
核心处理板的设计原理框图如图
XMC
规范
。
接口
Y
。
N
P
Q
处理器为核心
,
通过
S
端的外设主要包括系统引
PS
和
导
P
1
所示
,
设计
以
ZL
扩展外部
存储器四线
串行外设接口
(
DR
存储器
、
文件系统和用户空间存储器嵌入式多
QSPI
)
FLASH
、
运行操作系统的
媒体卡
(
交互
持的
U
eMMC
)、
调试
TFCARD
插槽
、
热插拔数据
负责断电时间维
主要包括
R
S
T
B
接口
、
C
电路
、
R
千兆以太网接口等
S232
调试串口
、
。
用于时间同步的
据缓存和处理用的
DDR
存
G
储
PS
器
/
、
北
用
斗
P
于
授
L
端的外设
状
时
态
模
指
块
示
、
数
的
E
用于外部通信和设
及用于扩展功能的
S4
D
指示灯
、
备控制的
22
接口
、
用于连接触控显示器的
XMC
连接器接口等
HD
。
MI
接口以
4
路
系统硬件设计
.1
电源管理
电源管理是决定硬件平台是否稳定的重要因
图
素
,
电源设计必须严格按照处理器手册上要求的上
1
显控终端硬件设计原理框图
电时序和下电时序设计
,
否则可能引起过电压或过
电流
,
导致芯片无法正常工作
[
6
]
显控终端的电源管理由滤波和短路保护电路
。
、
电压二次转换电路和电源监控电路三部分组成
。
每
个电源输入端设计了三端滤波器进行电源滤波
,
并
设计经过保险丝以防止电源输入端出现短路
。
保险
丝的选择根据设计规范选择系统稳定工作电流值的
~4
倍
。
电压二次电源主要将输入的
+12
为
+1.0V
、
+1.5V
、
+1.8V
、
+2
V
电压
转换
.5
+
次电压
3.3V
电压
,
+1.5V
D
转换得到
DR
存储器所需的
。
电源监控电路监测输入
+0.75V
则由二
V
、
电压和电流值
,
监控状态可以通过网络接口进行查
询
,
同时电压或电流值超过告警门限
,
会通过状态
ED
灯进行闪烁告警
。
触控显示器的功耗大约
6
计了独立的电源开关
,
在不使用时可以断开显示器
W
,
方案为显示器设
的供电
,
达到降低功耗的目的
。
.2
通信接口
(
8
MA
Z
E15
C
Y
12
)
N
控
Q
处理器集成了以太网媒体介入控制层
以太网
制器
,
显控终端使用
Marvell
公司的
收
,
外部互联采用隔离变压器
PHY
实现网络数据帧的发送与接
转换就构成了
10M
/
100M
/
H
1
X
0
5
0
1
0
20N
M
L
进行信号
自适应以
太网
。
RS232
、
RS422
接口用于系统调试和低速设备
的通信控制
。
直接连接计算机的串行通讯端口
RS232
接口采用
L
(
V
转换器进行电平转换
。
C
T
无法
OM
TL
)
电
,
平
,
需要经过
,
具备同步和异步
RS
2
42
种
2
接口数据速率最高
工作
义的
Mb
p
P
s
模式
,
通过自定
L
端逻辑实现
,
模式选择可通过
PS
端软件进
c
D
3
P
D
L
D
2
L
R
8
2
2
4
第
2
期
行动态设置
。
2.3
人机交互接口
乔雪原
:
基于
ZYNQ
的便携式显控终端设计与实现
111
TFCARD
接口
。
工作时显示界面会被应用程序界
面覆盖
,
通过触摸显示屏可以完成绝大部分工作
。
与桌
USB
接口可以用于问题排查时外接键盘鼠标
,
面系统或者控制台进行交互
,
同时通过
USB
存储器
实现同系统的文件交换
。
TFCARD
接口主要用于
终端的人机交互包括触摸显示器
、
USB
接口和
系统
SDCARD
启动模式的调试
。
方案使
ZYNQ
芯片中没有集成
HDMI
解码器
,
、
安全数字卡
(
过联合测试行动组
(
JTAG
)
SD
图
3 ZYNQLinux
引导过程
用
D
A
V
D
75
V
1
7
1
51
是
1
芯片进行
一款最高
H
视
DM
频
I
视频数据的解码
。
数据传输速率为
25
号至具有
MHz
的
准为
HD
H
M
D
I
M
用于输出数字视频信
接口的显示器
I
发送器
,
,
其数字视频接口标
所有高清电视格式
HDMI1.4
并同时兼容
(
包括
12
位深色
DVI1.
支持
1
0
发送器
,
0
)
[
7
]
。
IP
A
实现
DV75
,
1
原理框图如图
1
与
PS
端的接口互联逻辑采用
80
p
PL
端
的
,
以控制视频接收模块对传输过来的视频数据进
ADV7511
芯片的寄存器进行读写控
2
所示
。
其中
IIC
总线配
置模块负责对
制
行解码
[
3
]
,
VDMA
模块负责将图像帧数据传输到视
频接口
,
同步动态随机存取内存
(
利普数字音频接口
(
处理
。
SPDIF
)
负责
SD
音
MA
频接
)
和索尼
口的数
/
飞
据
图
2
基于
ADV7511
的
PL
端逻辑原理框图
.
系统软件设计
1
系统引导过程及原理
如图
加电
/
复位引导只读存
3
所示
,
系统启动过程分为以下
储器
(
4
个阶段
:
导装载程序第
引导装载程序
1
级
Boot
B
L
o
o
o
a
t
d
L
e
o
r
ad
阶
e
R
r
OM
段
(
F
和
S
)
B
阶
内
L
核
)
段
阶段
;
第
启动
;
1
挂
第
级引
2
级
载文
件系统阶段
。
第一阶段为上电或系统复位重启
,
主处理器执
行硬件编码的引导
ROM
代码
。
ROM
代码支持通
引导
ard
)
。
、
N
芯片的引导模式配置引脚决定了引导模式
orFlash
、
NandFlash
、
QSPIFLASH
进行
,
引导模式定义了
FSBL
要从哪个接口装载
。
一旦引
导模式被确定
,
引导
ROM
代码会读入导引头和给
定的配置参数
,
验证通过后把
OCM
),
F
之
SB
后
L
从指定的接口
装载到片上存储器
(
中
CPU
的控制交
给
FS
第二阶段为第一级引导装载程序
BL
。
段
。
FS
FSBL
执行阶
a
B
d
L
负责加载
er
BootLoader
并将控制交给
ootL
第三阶段为
o
。
系统
。
BootLoader
加载内核和文件操作
硬件比特流文件
BootLoade
、
r
根据
操作系统内核文件和系统设备描
bootcmd
环境变量加载
PL
述文件
,
完成
给操作系统内核
PL
硬件逻辑的配置
,
并最终将控制交
(
。
这个阶段涉及以下
1
)
从
eMMC
存储器读取
2
个步骤
:
件
,
(
通过
2
)
从
f
p
e
g
MM
alo
C
ad
存
b
命令完成
储器读取
P
PL
硬件比特流文
操
L
端逻辑的配置
;
作系统内核文件
和系统设备树文件
,
通过
作系统内核
。
bootm
命令将控制交给操
第四阶段为操作系统内核启动并加载文件系
统
。
操作系统内核根据系统设备树文件的设备描述
信息完成设备硬件资源的初始化
,
最后挂载文件系
统完成整个系统的启动
。
.2 BootLoader
和操作系统移植
开发环境实现
BootLoade
,
r
和操作系统移植采用
开发环境包含开发测试和部署基于
PetaLinux
满足大多数开发人员的需求
YNQ
全可编程片上系统
(
S
所需的工具
,
可以
()
。
oC
开发具体过程如下
)
:
采用
源的配置
1V
完成
(
,
并导出设计的硬件描述文件
ivado
开发工具
,
P
;
L
端硬件资
2
)
通过
p
etalinux-create
命令行工具创建基
于
ZYNQ
模板的工程
;
A
2
C
B
3
3
3
Z
112
舰船电子对抗
第
44
卷
Linux
操作系统内核的功能裁剪
;
()
通过
p
/
4etalinux-buildackae
命令行工具
pg
()
通过
p
3etalinux-confi
g
命令行工具导入硬
件描述文件
,
并完成
BootLoader
加载方案的配置和
、
完成系统引导文件
(
)
PL
端硬件比特
()
使用
4
命令将
4
文件格式化为
ext4
格式的文件
;
拷贝到
/
mnt
目录
;
(
4
)
卸载
/
mnt
即完成系统镜像文件
RO-
4
的制作
。
()
使用
m3ount
命令挂载
4
文
件到
/
并将
Rmnt
目录
,
OOTFS
目录下的所有文件
3.3
文件系统移植
))
和系统设备树文件
(
的编译和生成
。
y
)、
流文件
(
操作系统内核文件
(
e.
yg
3.4
用户接口驱动实现
文件系统移植过程分为文件系统配置和文件系
统镜像制作
2
个部分
。
文件系统配置完成系统软件
的安装和系统参数设置
;
文件系统镜像制作将配置
完成的文件系统形成为特定文件系统格式的文件
。
.3.1
文件系统的配置主要依赖开发计算机上的
文件系统配置
m
基于
u-us
切换系统的根目录位置
A
er
q
e-
R
-s
M
tat
架构的核心文件系统
ic
文件
、
chroot
命令和
。
Ubuntu
提供的
,
将核心文件系统作为根文
chroot
命令可以
件系统
,
然后通过
At
工具使用
Ubuntu
的软件仓
库进行系统功能软
p
件的卸载与安装
。
具
d
,
va
可以基
ncedP
本
ac
解
ka
决
g
e
依
To
赖
ol
问
)
是
题并
Ub
A
p
t
(
全称
检
un
索
tu
的一套核心工
需要的软件包
。
文件系统配置的具体过程如下
()
:
解压核心文件系统
,
目录名约定
OTFS
1
为
RO-
(
2
;
)
拷贝
sr
/
bin
q
emu-arm-static
文件到
ROOTFS
/
载开发机
(
目录
;
3
)
用
mount
命令以
p
roc
文
(
4
)
/
拷
p
r
贝
oc
目录到
开发计算
R
机
OO
的
T
/
FS
/
件系
到
ROOTFS
/
e
/;
etc
/
p
r
r
e
o
s
c
ol
;
统的方式挂
文件
前终端的根目录
(
5
)
使用
c
t
h
c
root
命令将
ROOTFS
目录作为当
(
6
)
;
使用
At
系列命令根据需求完成软件维护
和系统功能配置
p
。
安装的软件主要包括
QT
运行时
环境
、
编译器工具链和
、
系统
Xface
桌面系统等
。
功能配
置主要包括系统用户
配制等
。
IP
地址
、
开机服务启动
.3.2
文件系统镜像制作
文件系统镜像制作主要使用
d
和
Linux
系统下的
GB
(
1
m
)
大小
d
4
命令
。
具体工程如下
:
使用
的
d
命令通过
/
普通文
d
件
ev
,
/
z
文
ero
文件生成一个
件名约定为
4
;
3.4.1
用户空间
I
/
O
子系统
显控终端外部的接口均为标准输入输出设备
,
直接采用
Linux
操作系统自带的驱动
。
用户自定义
设备接口主要是
主要包括先进先
PS
与
出
(
F
P
IF
L
进行业务数据通信接口
,
(
O
)、
双端口随机存储器
输器
RAM
(
接口采用基于
U
)
A
、
直接存储器访问
RT
)、
通用输入输出端口
(
DMA
)、
(
通用异步收发传
GPIO
)
等
。
这些
总线有
AXI-l
3
种总线模式可供用户选择
AXI
总线的
IP
核设计与实现
。
,
分别是
AX
A
I4
XI
,
对于有些类型的设备
ite
和
AXI-stream
。
,
真正需要的只是通过某
些途径来访问设备的内存空间和处理中断
。
当设备
并不使用内核提供的其他资源的时候
,
设备的控制
逻辑并不需要在内核中实现
。
为了解决这一问题
,
Linux
提供了用户空间
I
/
O
子系统
。
每个采用
子系统实现的驱动设备
,
在
/
设备文件
,
设备文件名依据顺序依次为
dev
目录下都有对应的
UIO
u
uio0
,
uio1
,
件进行
io2
等
[
8
]
访
。
问
U
。
I
/
O
设备通过设备文件和
址
,
用
dev
/
uioX
文件用来访
s
问
y
sf
设
s
属性文
备的地
中
mm
断
a
处
p
(
理
)
后可以访问设备的寄存器和
通过读取
/
dev
/
uioX
文件来
RAM
实现
。
。
对
/
dev
/
uioX
文件进行的读取中断发生后立即返
回
,
返回值表示触发中断的个数
,
通过判读相邻两次
的返回数值可以判断是否发生了中断丢失
。
3.4.2
多
P
中断处理方案
L
可以触发最多
20
个异步中断给
PS
,
其中最
断
1
。
6
个中断信号会映射到中断控制器作为外设中
显控终端的
不同
,
16
个中断信
UI
号
O
设备数量不同
,
工程的需求也
无法满足为每个
UIO
设备分
配独立的中断信号资源
。
为解决这个问题
,
设计了
一种基于
GPIOI
,
P
的中断处理机制
,
可以扩展系统
有限的中断资源设计原理框图如图
中的
GPIO
_
INT
为使能了中断功能的
4
所示
。
方案
IP
包含
2
个
32
位的
GPIO
寄存器
,
每个
G
G
PI
PI
O
O
IP
寄存
,
该
器可以独立配置为输入
、
输出或输入输出
。
方案将
3
A
u
3
2
R
d
第
2
期乔雪原
:
基于
ZYNQ
的便携式显控终端设计与实现
113
GPIO0
作为中断触发寄存器
,
GPIO1
作为设备状态
寄存器
,
对于
PS
端均为只读寄存器
。
状态管理模
块负责集中处理
U
实时将相应
IO
设备的状态参数
,
外设的状态反映到
G
同时翻转
PIO1
对应的比特位
,
GPIO0
的最低比特位
,
GPIO0
最低位的翻转会触发
GPIO
_
INT
产生中断
。
PS
端响应中断后通过读取
中断响
GPIO1
的值可以判断各
UIO
设备的状态
,
应程序根据状态完成相应的中断响应
。
若
32
比特
无法满足状态表示需求
,
可以通过多个
GPIO
设备
系统设备数文
PIFLASH
中
,
PL
硬件比特流文件
、
件
、
操作系统内核以及文件系统部署在
eMMC
存储
方案引导方式采用
Q
引导文件
SPIFLASH
,
直接烧写到
QSPIFLASH
的
0
地址开
始空间
。
其它文件的部署需要对
eMMC
存储器进
器中
。
行分区和格式化
。
共
eMMC
存储器的分区和格式化方案见表
1
,
分为
3
个分区
,
分别为配置文件分区
、
文件系统分区
进行扩展
。
图
4 UIO
设备中断处理机制示意图
.4.3
系统设备树
设备树
,
也称为扁平设备树
,
是一种描述硬件配
置的树形数据结构
[
9
]
存
、
总线以及外设等相关的信息
。
硬件配置包括有关
。
操作系统在启动
CPU
、
内
时解析设备树
,
根据解析出的设备信息配置内核并
加载对应的设备驱动
。
设备树描述文件由节点和属性组成
,
每个节点
可包含字节点和属性
。
设备树描述文件不支持
P
在
etaLin
。
L
需要修改的内容主要有
inu
u
x
x
工具默认生成的
系统下生成
设备文件
,
需要进行修改
UIO
以下
(
2
个部分
:
1
)
_
p
drv
BootLoader
的
bootars
环境变量增加
uio
(
2
_
g
)
en
各
ir
q
eneric-uio
。
U
.
I
o
O
f
_
i
设
d=
备
g
e
节
ne
点
ric
g
的
-u
c
i
o
o
m
;
p
atible
属性改为
系统部署方案
系统部署的资源包括引导文件
、
特流文件
、
操作系统内核文件
、
系统设备树文件和文
PL
端硬件比
件系统镜像文件五部分
。
其中引导文件部署在
QS-
和用户空间分区
。
由于
支持
FAT3
F
2
格式的文件
Bo
系
ot
统
Lo
,
ad
因
er
的
此配
mm
置文
c
命令只
件分区
格式化为
化
A
为
T3
2
E
2
格式
;
文件系统分区和用户空间
分区格式
G
X
B
T
,
4
格式文件系统
。
实际使用不足
eMMC
存储
器标称容量
332
空间的可用容量小于
表
1 eMM
2
C
3.5
存储器分区方案
GB
。
GB
,
因此用户
分区用途分区大小分区格式
配置文件
512MBF
文件系统
~
8
23
GBE
A
X
T
T
3
4
2
用户空间
PL
端硬件比特流文件
、
G
操作系统内核文件
BEXT4
、
系
统设备树文件以文件的形式部署在配置文件分区
,
文件系统镜像文件通过
dd
命令写入文件系统分区
。
由于文件系统镜像小于系统分区
,
通过
令进行扩容可以使用全部分配的分区空间
resi
。
ze2fs
命
操作系统内核文件对于应用基本不需要改变
,
配置文件分区只需要部署
、
系统设备树文件对于不同的功能和
1
份内核文件
。
PL
端硬
件比特流文件
需求文件是不同的
,
但
2
个文件大小总和均约为
流文件和对
MB
。
因此配置文
应的系统
件
设
分
备
区
树
可
文
以
件
容
,
纳
通
多
过
个
修
硬
改
件
Loader
环境变量即可实现不同的系统功能
。
B
比
oo
特
t-
测试结果与分析
完成系统开发后
,
选取某信号侦察项目进行测
试
,
验证系统是否满足设计要求
。
该项目设计的
端接口资源见表
2
。
PL
.1
启动测试
加电后系统被成功引导
,
登陆基于
L
图
in
并打印出系统的设备文件
,
X
结果如
fce
的
创建了
5
ux
桌面系统
,
所示
。
从打印出的设备文件可以看出系统成功
5
个基于用户空间子系统的
uio0~uio4
设
5
3
5
4
g
5
114
器的分区设备
mmcvlk11~3
等
。
p
接口名称
_
g
_
axiioctrl0
p
接口类型
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
舰船电子对抗
5.2
功耗测试
第
44
卷
备
,
1
个负责显示输出的
fb0
设备
,
3
个
eMMC
存储
表
2
接口资源列表
偏移地址所属驱动
UIO
UIO
DMA
UIO
UIO
-
-
UIO
为
1
触摸屏功耗约为
6W
,
通过冷板传导散热
0W
,
实际测试表明
,
显控终端核心处理板的功耗约
__
baxireram
_
ctrl1
g
__
baxireram
_
ctrl
g
_
h
_
axidmiclken
g
_
h
_
daxidmima
___
axisdiftxcore
p
S2MM
_
d
__
d
_
A
_
L
_
axiataexchmaSXIITE0x80400000
_
0x82000000
_
0x80000000
_
0x70E00000
_
0x43000000
_
0x41600000
_
0x79000000
_
g
_
axiiostatus
p
_
g
_
axiioctrl01
p
_
0x81210000
_
0x81220000
_
0x81200000
方式即可满足系统正常工作
。
6
结束语
控终端
,
在实际工程应用中
,
该显控终端的设计思想
得到了很好的验证
。
通过网络维护文件系统的方式
简化了文件系统的管理
,
比如
,
在无显示需求的应用
场合
,
可以方便地实现从文件系统里裁减
,
删除和桌
面系统相关的组件
,
大大压缩了文件系统的体积
。
系统设备树机制简化了设备研发周期
,
只需更新
PL
端硬件比特流文件和相应系统设备树文件
,
就可以
适用于新项目的需求
。
文件系统集成了完整的软
件开发工具链
,
外场问题的排查可以在终端本地
完成
,
极大方便了外场保障效率
。
同时由于触摸
虚拟操作界面的引入
,
通过更新显控软件即可满
足不同项目的应用需求
。
经过测试
,
此显控终
本文基于
ZYNQ
处理器设计并实现了一种显
_
h
_
axidmicore
__
maxiiicain
MM2S
DMA
IIC
-
_
A
_
H
_
SXIP10x00000000
_
A
_
H
_
SXIP10x00000000
_
0x75C00000
DMA
DMA
图
5
显示终端系统信息
端成功应用于多个信号侦察设备中
,
取得了良好的
经济
、
社会效益
。
参考文献
[]
基于
Z
哈
1
徐磊
.YNQ
的便携式雷达测试设备研制
[
D
]
.
[]
基于
Z2
王树青
.YNQ
平台的无人机信号处理嵌入式系
[]
基于
Z3
褚亭强
.YNQ-7000
的高清视频采集处理软硬件
[]
基于
X4
刘桦杰
.ilinxZYNQ-7000
芯片的成像开发平台
[]
基于
A
北京
:
5
何宾
.XI4
的可编程
SOC
系统设计
[
M
]
.
[]]
二次雷达显控终端的设计与实现
[
舰船电
6
李红兵
.J.
[]
基于
F7
郭名坤
.PGA
光纤与
1.4
标准
HDMI
接口转换
[]
基于嵌入式
L8
田书林
.inux
系统的仪器驱动模块设计
[]
张磊
,
郭晓
,
等
.
基于设备树的
MP9
张茂天
,
C8247
嵌入
1488.
[
成都
:
电子科技大学
.D
]
.2009.
方法
[
沈阳
:
沈阳工业大学
,
D
]
.2014.
():
子对抗
,
2019
,
421112116.
清华大学出版社
,
2013
:
132.
的研究与实现
[
杭州
:
浙江大学
,
D
]
.2018.
尔滨
:
哈尔滨工业大学
,
2018.
统设计与实现
[
成都
:
电子科技大学
,
D
]
.2016.
协同设计
[
南京
:
南京邮电大学
,
D
]
.2017.
]:
式
L
计算机应用
,
inux
系统开发
[
J.2013
,
33
(
5
)
1485
2024年4月4日发(作者：翁梦槐)
2021
年
4
月
第
44
卷第
2
期
舰船电子对抗
SHIPBOARDELECTRONICCOUNTERMEASUREVol.44No.2
Ar.2021
p
基于
ZYNQ
的便携式显控终端设计与实现
乔雪原
()
中国电子科技集团公司第十研究所
,
四川
成都
610036
摘要
:
工业测控装备便携
、
小型化的需求日益迫切
,
设计与实现了一种基于
ZYNQ
处理器的便携式显控终端
。
该终
端首次采用
U
通过以太网在线更新维护的方式
,
解决了系统维护难的问题
;
同时
,
提
buntu
最小核心创建文件系统
,
/
出基于
L
子系统的驱动实现方法
,
解决了内核态驱动影响系统内核稳定性的问题
。
触摸
inux
的用户空间
IO
(
UIO
)
虚拟操作界面的引入
,
实现了设备控制的无物理按键化
,
不仅节约了成本
,
降低了设备故障率
,
还解决了设备通用性
问题
。
最后
,
通过实装上机验收测试
,
验证了该方法是合理可行的
,
可推广应用于其他工程产品上
。
;/
关键词
:
用户空间
I
触摸屏
;
文件系统
ZYNQ
;
LinuxO
;
()
中图分类号
:
TN957.7
文献标识码
:
B
文章编号
:
CN32-1413202102-0109-06
:/
DOI
.2021.02.023
jj
DesinandRealizationofDislandControlTerminalBasedonZYN
gpy
a
Q
,
ametimeadriverimlementationmethodbasedontheLinuxuser
p
/
saceinutoutut
(
UIO
)
subsstemis
p
roosedtosolvethe
p
roblemthatkernelmodedriveraf-
pppyp
theZYNQ
p
minalinitiallsesUbuntu
’
ssmallest
gpy
u
coretocreateafilesstem
,
andsimlifiessstemmaintenancebeansofon-lineudateandma-
ypyy
m
p
:
Abstract
Asthedemandfor
p
ortabilitndminiaturizationofindustrialmeasurementandcontrol
y
a
,
euimentbecomesmoreandmoreimendencea
p
ortabledislandcontrolterminalbasedon
qpppy
a
()
The10thResearchInstituteofCETC
,
Chendu610036
,
China
g
QIAOXue-uan
y
roductionofthetouchvirtualoerationinterfacere-
y
o
yp
,,
alizesthenon-hsicalbuttoncontroloftheeuimentwhichnotonlavesthecostreducesthe
pyqpy
s
,,
euimentfailureratebutalsosolvesthe
p
throuhthe
qpqpyyg
,,
accetancetestitisverifiedthatthemethodisreasonableandfeasibleandcanbe
p
oularizedand
pp
aliedtootherenineerinroducts.
ppggp
:;/;;
Keords
ZYNQ
;
Linuxusersaceinutoututtouchscreenfilesstem
pppy
y
w
0
引
言
显控终端是各种模拟测试
、
监视控制设备的重
要组成部分
。
针对实验室和外场不同环境使用的灵
活性和实时性需求
,
显控终端的便携小型化具有明
确的实用价值
。
发研究
。
徐磊详细叙述了基于
ZYNQ
处理器的硬
当前出现了大量基于
ZYNQ
处理器的应用开
[
2
]
inux
开发工具的系统移植和部署方法
。
褚亭强
详细阐述了基于
ZYNQ
处理器的高清多媒体接口
1
]
。
王树青详细阐述了基于
P
桌面文件系统
[
etal-
()
显示器实现
,
以及
LHDMIinux
操作系统的交叉
3
]
。
刘桦杰详细阐述了基
编译和系统设备树的方法
[
于
ZYNQ
处理器的
USB
接口设计和
QT
库的移
4
]
。
这些研究各有侧重
,
植
[
但均没有解决系统可维
护性和通用性问题
,
比如文件系统移植后无法实现
动态裁剪和配置
,
软件开发部署需要经过复杂的交件设计和软件设计
,
采用了
Linaro
提供的
Ubuntu
收稿日期
:
20200927
110
实际工程应用场景的需求
。
舰船电子对抗
第
44
卷
叉编译等
;
同时大部分研究基于开发板完成
,
未考虑
本文提出的显控终端实现方案采用基于
Ubun-
解决了系统维护问题
,
同时采
tu
核心的文件系统
,
用触摸屏引入虚拟操作界面
,
实现了设备控制的无
物理按键化
,
降低了设备故障率
,
解决了设备通用性
问题
。
1
系统组成
从功能实现上
,
ZYNQ
系列芯片可分为
Pro-
(
e
P
s
L
si
)
n
部
g
S
处
分
y
s
理
。
te
单
P
m
元
S
(
是
PS
基
)
于
部
所包含
A
分
的
R
和
定
M
P
处
ro
理
g
r
器
amm
的处
in
g
理
L
系
o
统
g
ic
,
除了时器
、
中断控制器和
MA
控制器外
,
还包括双倍速率
(
口
、
DDR
)
存储器接
等
;
储器
P
M
L
IO
接口以及与
则包含有丰富的逻辑资源
PL
通信的高速
,
如块随机存取存
AXI
总线接口
(
快速互
BR
联
AM
(
PC
)
I
、
E
数字信号处理
)
模块等
。
A
(
X
D
I4
SP
高
)
模块
速总
、
线
外围组件
可以使
S
能够通过
,
PL
也能够
A
通
XI4
过
GP
接口控制
PL
端的
接数据传
A
输
X
,
I
高性能
(
DR
的直
ZYNQ
内
H
部
P
的
)
接
高
口
IP
核模
块
速
实
总
现
线
和
设
计
,
大大简化了
显控终端的硬件架构采用核心处理板加功能子
PS
和
PL
之间的互联
[
5
]
。
卡的方式实现
。
核心功能独立形成核心处理板
,
特
定的应用需求通过功能子卡的形式进行扩展
,
子卡
与核心板的接口形式采用
核心处理板的设计原理框图如图
XMC
规范
。
接口
Y
。
N
P
Q
处理器为核心
,
通过
S
端的外设主要包括系统引
PS
和
导
P
1
所示
,
设计
以
ZL
扩展外部
存储器四线
串行外设接口
(
DR
存储器
、
文件系统和用户空间存储器嵌入式多
QSPI
)
FLASH
、
运行操作系统的
媒体卡
(
交互
持的
U
eMMC
)、
调试
TFCARD
插槽
、
热插拔数据
负责断电时间维
主要包括
R
S
T
B
接口
、
C
电路
、
R
千兆以太网接口等
S232
调试串口
、
。
用于时间同步的
据缓存和处理用的
DDR
存
G
储
PS
器
/
、
北
用
斗
P
于
授
L
端的外设
状
时
态
模
指
块
示
、
数
的
E
用于外部通信和设
及用于扩展功能的
S4
D
指示灯
、
备控制的
22
接口
、
用于连接触控显示器的
XMC
连接器接口等
HD
。
MI
接口以
4
路
系统硬件设计
.1
电源管理
电源管理是决定硬件平台是否稳定的重要因
图
素
,
电源设计必须严格按照处理器手册上要求的上
1
显控终端硬件设计原理框图
电时序和下电时序设计
,
否则可能引起过电压或过
电流
,
导致芯片无法正常工作
[
6
]
显控终端的电源管理由滤波和短路保护电路
。
、
电压二次转换电路和电源监控电路三部分组成
。
每
个电源输入端设计了三端滤波器进行电源滤波
,
并
设计经过保险丝以防止电源输入端出现短路
。
保险
丝的选择根据设计规范选择系统稳定工作电流值的
~4
倍
。
电压二次电源主要将输入的
+12
为
+1.0V
、
+1.5V
、
+1.8V
、
+2
V
电压
转换
.5
+
次电压
3.3V
电压
,
+1.5V
D
转换得到
DR
存储器所需的
。
电源监控电路监测输入
+0.75V
则由二
V
、
电压和电流值
,
监控状态可以通过网络接口进行查
询
,
同时电压或电流值超过告警门限
,
会通过状态
ED
灯进行闪烁告警
。
触控显示器的功耗大约
6
计了独立的电源开关
,
在不使用时可以断开显示器
W
,
方案为显示器设
的供电
,
达到降低功耗的目的
。
.2
通信接口
(
8
MA
Z
E15
C
Y
12
)
N
控
Q
处理器集成了以太网媒体介入控制层
以太网
制器
,
显控终端使用
Marvell
公司的
收
,
外部互联采用隔离变压器
PHY
实现网络数据帧的发送与接
转换就构成了
10M
/
100M
/
H
1
X
0
5
0
1
0
20N
M
L
进行信号
自适应以
太网
。
RS232
、
RS422
接口用于系统调试和低速设备
的通信控制
。
直接连接计算机的串行通讯端口
RS232
接口采用
L
(
V
转换器进行电平转换
。
C
T
无法
OM
TL
)
电
,
平
,
需要经过
,
具备同步和异步
RS
2
42
种
2
接口数据速率最高
工作
义的
Mb
p
P
s
模式
,
通过自定
L
端逻辑实现
,
模式选择可通过
PS
端软件进
c
D
3
P
D
L
D
2
L
R
8
2
2
4
第
2
期
行动态设置
。
2.3
人机交互接口
乔雪原
:
基于
ZYNQ
的便携式显控终端设计与实现
111
TFCARD
接口
。
工作时显示界面会被应用程序界
面覆盖
,
通过触摸显示屏可以完成绝大部分工作
。
与桌
USB
接口可以用于问题排查时外接键盘鼠标
,
面系统或者控制台进行交互
,
同时通过
USB
存储器
实现同系统的文件交换
。
TFCARD
接口主要用于
终端的人机交互包括触摸显示器
、
USB
接口和
系统
SDCARD
启动模式的调试
。
方案使
ZYNQ
芯片中没有集成
HDMI
解码器
,
、
安全数字卡
(
过联合测试行动组
(
JTAG
)
SD
图
3 ZYNQLinux
引导过程
用
D
A
V
D
75
V
1
7
1
51
是
1
芯片进行
一款最高
H
视
DM
频
I
视频数据的解码
。
数据传输速率为
25
号至具有
MHz
的
准为
HD
H
M
D
I
M
用于输出数字视频信
接口的显示器
I
发送器
,
,
其数字视频接口标
所有高清电视格式
HDMI1.4
并同时兼容
(
包括
12
位深色
DVI1.
支持
1
0
发送器
,
0
)
[
7
]
。
IP
A
实现
DV75
,
1
原理框图如图
1
与
PS
端的接口互联逻辑采用
80
p
PL
端
的
,
以控制视频接收模块对传输过来的视频数据进
ADV7511
芯片的寄存器进行读写控
2
所示
。
其中
IIC
总线配
置模块负责对
制
行解码
[
3
]
,
VDMA
模块负责将图像帧数据传输到视
频接口
,
同步动态随机存取内存
(
利普数字音频接口
(
处理
。
SPDIF
)
负责
SD
音
MA
频接
)
和索尼
口的数
/
飞
据
图
2
基于
ADV7511
的
PL
端逻辑原理框图
.
系统软件设计
1
系统引导过程及原理
如图
加电
/
复位引导只读存
3
所示
,
系统启动过程分为以下
储器
(
4
个阶段
:
导装载程序第
引导装载程序
1
级
Boot
B
L
o
o
o
a
t
d
L
e
o
r
ad
阶
e
R
r
OM
段
(
F
和
S
)
B
阶
内
L
核
)
段
阶段
;
第
启动
;
1
挂
第
级引
2
级
载文
件系统阶段
。
第一阶段为上电或系统复位重启
,
主处理器执
行硬件编码的引导
ROM
代码
。
ROM
代码支持通
引导
ard
)
。
、
N
芯片的引导模式配置引脚决定了引导模式
orFlash
、
NandFlash
、
QSPIFLASH
进行
,
引导模式定义了
FSBL
要从哪个接口装载
。
一旦引
导模式被确定
,
引导
ROM
代码会读入导引头和给
定的配置参数
,
验证通过后把
OCM
),
F
之
SB
后
L
从指定的接口
装载到片上存储器
(
中
CPU
的控制交
给
FS
第二阶段为第一级引导装载程序
BL
。
段
。
FS
FSBL
执行阶
a
B
d
L
负责加载
er
BootLoader
并将控制交给
ootL
第三阶段为
o
。
系统
。
BootLoader
加载内核和文件操作
硬件比特流文件
BootLoade
、
r
根据
操作系统内核文件和系统设备描
bootcmd
环境变量加载
PL
述文件
,
完成
给操作系统内核
PL
硬件逻辑的配置
,
并最终将控制交
(
。
这个阶段涉及以下
1
)
从
eMMC
存储器读取
2
个步骤
:
件
,
(
通过
2
)
从
f
p
e
g
MM
alo
C
ad
存
b
命令完成
储器读取
P
PL
硬件比特流文
操
L
端逻辑的配置
;
作系统内核文件
和系统设备树文件
,
通过
作系统内核
。
bootm
命令将控制交给操
第四阶段为操作系统内核启动并加载文件系
统
。
操作系统内核根据系统设备树文件的设备描述
信息完成设备硬件资源的初始化
,
最后挂载文件系
统完成整个系统的启动
。
.2 BootLoader
和操作系统移植
开发环境实现
BootLoade
,
r
和操作系统移植采用
开发环境包含开发测试和部署基于
PetaLinux
满足大多数开发人员的需求
YNQ
全可编程片上系统
(
S
所需的工具
,
可以
()
。
oC
开发具体过程如下
)
:
采用
源的配置
1V
完成
(
,
并导出设计的硬件描述文件
ivado
开发工具
,
P
;
L
端硬件资
2
)
通过
p
etalinux-create
命令行工具创建基
于
ZYNQ
模板的工程
;
A
2
C
B
3
3
3
Z
112
舰船电子对抗
第
44
卷
Linux
操作系统内核的功能裁剪
;
()
通过
p
/
4etalinux-buildackae
命令行工具
pg
()
通过
p
3etalinux-confi
g
命令行工具导入硬
件描述文件
,
并完成
BootLoader
加载方案的配置和
、
完成系统引导文件
(
)
PL
端硬件比特
()
使用
4
命令将
4
文件格式化为
ext4
格式的文件
;
拷贝到
/
mnt
目录
;
(
4
)
卸载
/
mnt
即完成系统镜像文件
RO-
4
的制作
。
()
使用
m3ount
命令挂载
4
文
件到
/
并将
Rmnt
目录
,
OOTFS
目录下的所有文件
3.3
文件系统移植
))
和系统设备树文件
(
的编译和生成
。
y
)、
流文件
(
操作系统内核文件
(
e.
yg
3.4
用户接口驱动实现
文件系统移植过程分为文件系统配置和文件系
统镜像制作
2
个部分
。
文件系统配置完成系统软件
的安装和系统参数设置
;
文件系统镜像制作将配置
完成的文件系统形成为特定文件系统格式的文件
。
.3.1
文件系统的配置主要依赖开发计算机上的
文件系统配置
m
基于
u-us
切换系统的根目录位置
A
er
q
e-
R
-s
M
tat
架构的核心文件系统
ic
文件
、
chroot
命令和
。
Ubuntu
提供的
,
将核心文件系统作为根文
chroot
命令可以
件系统
,
然后通过
At
工具使用
Ubuntu
的软件仓
库进行系统功能软
p
件的卸载与安装
。
具
d
,
va
可以基
ncedP
本
ac
解
ka
决
g
e
依
To
赖
ol
问
)
是
题并
Ub
A
p
t
(
全称
检
un
索
tu
的一套核心工
需要的软件包
。
文件系统配置的具体过程如下
()
:
解压核心文件系统
,
目录名约定
OTFS
1
为
RO-
(
2
;
)
拷贝
sr
/
bin
q
emu-arm-static
文件到
ROOTFS
/
载开发机
(
目录
;
3
)
用
mount
命令以
p
roc
文
(
4
)
/
拷
p
r
贝
oc
目录到
开发计算
R
机
OO
的
T
/
FS
/
件系
到
ROOTFS
/
e
/;
etc
/
p
r
r
e
o
s
c
ol
;
统的方式挂
文件
前终端的根目录
(
5
)
使用
c
t
h
c
root
命令将
ROOTFS
目录作为当
(
6
)
;
使用
At
系列命令根据需求完成软件维护
和系统功能配置
p
。
安装的软件主要包括
QT
运行时
环境
、
编译器工具链和
、
系统
Xface
桌面系统等
。
功能配
置主要包括系统用户
配制等
。
IP
地址
、
开机服务启动
.3.2
文件系统镜像制作
文件系统镜像制作主要使用
d
和
Linux
系统下的
GB
(
1
m
)
大小
d
4
命令
。
具体工程如下
:
使用
的
d
命令通过
/
普通文
d
件
ev
,
/
z
文
ero
文件生成一个
件名约定为
4
;
3.4.1
用户空间
I
/
O
子系统
显控终端外部的接口均为标准输入输出设备
,
直接采用
Linux
操作系统自带的驱动
。
用户自定义
设备接口主要是
主要包括先进先
PS
与
出
(
F
P
IF
L
进行业务数据通信接口
,
(
O
)、
双端口随机存储器
输器
RAM
(
接口采用基于
U
)
A
、
直接存储器访问
RT
)、
通用输入输出端口
(
DMA
)、
(
通用异步收发传
GPIO
)
等
。
这些
总线有
AXI-l
3
种总线模式可供用户选择
AXI
总线的
IP
核设计与实现
。
,
分别是
AX
A
I4
XI
,
对于有些类型的设备
ite
和
AXI-stream
。
,
真正需要的只是通过某
些途径来访问设备的内存空间和处理中断
。
当设备
并不使用内核提供的其他资源的时候
,
设备的控制
逻辑并不需要在内核中实现
。
为了解决这一问题
,
Linux
提供了用户空间
I
/
O
子系统
。
每个采用
子系统实现的驱动设备
,
在
/
设备文件
,
设备文件名依据顺序依次为
dev
目录下都有对应的
UIO
u
uio0
,
uio1
,
件进行
io2
等
[
8
]
访
。
问
U
。
I
/
O
设备通过设备文件和
址
,
用
dev
/
uioX
文件用来访
s
问
y
sf
设
s
属性文
备的地
中
mm
断
a
处
p
(
理
)
后可以访问设备的寄存器和
通过读取
/
dev
/
uioX
文件来
RAM
实现
。
。
对
/
dev
/
uioX
文件进行的读取中断发生后立即返
回
,
返回值表示触发中断的个数
,
通过判读相邻两次
的返回数值可以判断是否发生了中断丢失
。
3.4.2
多
P
中断处理方案
L
可以触发最多
20
个异步中断给
PS
,
其中最
断
1
。
6
个中断信号会映射到中断控制器作为外设中
显控终端的
不同
,
16
个中断信
UI
号
O
设备数量不同
,
工程的需求也
无法满足为每个
UIO
设备分
配独立的中断信号资源
。
为解决这个问题
,
设计了
一种基于
GPIOI
,
P
的中断处理机制
,
可以扩展系统
有限的中断资源设计原理框图如图
中的
GPIO
_
INT
为使能了中断功能的
4
所示
。
方案
IP
包含
2
个
32
位的
GPIO
寄存器
,
每个
G
G
PI
PI
O
O
IP
寄存
,
该
器可以独立配置为输入
、
输出或输入输出
。
方案将
3
A
u
3
2
R
d
第
2
期乔雪原
:
基于
ZYNQ
的便携式显控终端设计与实现
113
GPIO0
作为中断触发寄存器
,
GPIO1
作为设备状态
寄存器
,
对于
PS
端均为只读寄存器
。
状态管理模
块负责集中处理
U
实时将相应
IO
设备的状态参数
,
外设的状态反映到
G
同时翻转
PIO1
对应的比特位
,
GPIO0
的最低比特位
,
GPIO0
最低位的翻转会触发
GPIO
_
INT
产生中断
。
PS
端响应中断后通过读取
中断响
GPIO1
的值可以判断各
UIO
设备的状态
,
应程序根据状态完成相应的中断响应
。
若
32
比特
无法满足状态表示需求
,
可以通过多个
GPIO
设备
系统设备数文
PIFLASH
中
,
PL
硬件比特流文件
、
件
、
操作系统内核以及文件系统部署在
eMMC
存储
方案引导方式采用
Q
引导文件
SPIFLASH
,
直接烧写到
QSPIFLASH
的
0
地址开
始空间
。
其它文件的部署需要对
eMMC
存储器进
器中
。
行分区和格式化
。
共
eMMC
存储器的分区和格式化方案见表
1
,
分为
3
个分区
,
分别为配置文件分区
、
文件系统分区
进行扩展
。
图
4 UIO
设备中断处理机制示意图
.4.3
系统设备树
设备树
,
也称为扁平设备树
,
是一种描述硬件配
置的树形数据结构
[
9
]
存
、
总线以及外设等相关的信息
。
硬件配置包括有关
。
操作系统在启动
CPU
、
内
时解析设备树
,
根据解析出的设备信息配置内核并
加载对应的设备驱动
。
设备树描述文件由节点和属性组成
,
每个节点
可包含字节点和属性
。
设备树描述文件不支持
P
在
etaLin
。
L
需要修改的内容主要有
inu
u
x
x
工具默认生成的
系统下生成
设备文件
,
需要进行修改
UIO
以下
(
2
个部分
:
1
)
_
p
drv
BootLoader
的
bootars
环境变量增加
uio
(
2
_
g
)
en
各
ir
q
eneric-uio
。
U
.
I
o
O
f
_
i
设
d=
备
g
e
节
ne
点
ric
g
的
-u
c
i
o
o
m
;
p
atible
属性改为
系统部署方案
系统部署的资源包括引导文件
、
特流文件
、
操作系统内核文件
、
系统设备树文件和文
PL
端硬件比
件系统镜像文件五部分
。
其中引导文件部署在
QS-
和用户空间分区
。
由于
支持
FAT3
F
2
格式的文件
Bo
系
ot
统
Lo
,
ad
因
er
的
此配
mm
置文
c
命令只
件分区
格式化为
化
A
为
T3
2
E
2
格式
;
文件系统分区和用户空间
分区格式
G
X
B
T
,
4
格式文件系统
。
实际使用不足
eMMC
存储
器标称容量
332
空间的可用容量小于
表
1 eMM
2
C
3.5
存储器分区方案
GB
。
GB
,
因此用户
分区用途分区大小分区格式
配置文件
512MBF
文件系统
~
8
23
GBE
A
X
T
T
3
4
2
用户空间
PL
端硬件比特流文件
、
G
操作系统内核文件
BEXT4
、
系
统设备树文件以文件的形式部署在配置文件分区
,
文件系统镜像文件通过
dd
命令写入文件系统分区
。
由于文件系统镜像小于系统分区
,
通过
令进行扩容可以使用全部分配的分区空间
resi
。
ze2fs
命
操作系统内核文件对于应用基本不需要改变
,
配置文件分区只需要部署
、
系统设备树文件对于不同的功能和
1
份内核文件
。
PL
端硬
件比特流文件
需求文件是不同的
,
但
2
个文件大小总和均约为
流文件和对
MB
。
因此配置文
应的系统
件
设
分
备
区
树
可
文
以
件
容
,
纳
通
多
过
个
修
硬
改
件
Loader
环境变量即可实现不同的系统功能
。
B
比
oo
特
t-
测试结果与分析
完成系统开发后
,
选取某信号侦察项目进行测
试
,
验证系统是否满足设计要求
。
该项目设计的
端接口资源见表
2
。
PL
.1
启动测试
加电后系统被成功引导
,
登陆基于
L
图
in
并打印出系统的设备文件
,
X
结果如
fce
的
创建了
5
ux
桌面系统
,
所示
。
从打印出的设备文件可以看出系统成功
5
个基于用户空间子系统的
uio0~uio4
设
5
3
5
4
g
5
114
器的分区设备
mmcvlk11~3
等
。
p
接口名称
_
g
_
axiioctrl0
p
接口类型
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
_
ASXI
舰船电子对抗
5.2
功耗测试
第
44
卷
备
,
1
个负责显示输出的
fb0
设备
,
3
个
eMMC
存储
表
2
接口资源列表
偏移地址所属驱动
UIO
UIO
DMA
UIO
UIO
-
-
UIO
为
1
触摸屏功耗约为
6W
,
通过冷板传导散热
0W
,
实际测试表明
,
显控终端核心处理板的功耗约
__
baxireram
_
ctrl1
g
__
baxireram
_
ctrl
g
_
h
_
axidmiclken
g
_
h
_
daxidmima
___
axisdiftxcore
p
S2MM
_
d
__
d
_
A
_
L
_
axiataexchmaSXIITE0x80400000
_
0x82000000
_
0x80000000
_
0x70E00000
_
0x43000000
_
0x41600000
_
0x79000000
_
g
_
axiiostatus
p
_
g
_
axiioctrl01
p
_
0x81210000
_
0x81220000
_
0x81200000
方式即可满足系统正常工作
。
6
结束语
控终端
,
在实际工程应用中
,
该显控终端的设计思想
得到了很好的验证
。
通过网络维护文件系统的方式
简化了文件系统的管理
,
比如
,
在无显示需求的应用
场合
,
可以方便地实现从文件系统里裁减
,
删除和桌
面系统相关的组件
,
大大压缩了文件系统的体积
。
系统设备树机制简化了设备研发周期
,
只需更新
PL
端硬件比特流文件和相应系统设备树文件
,
就可以
适用于新项目的需求
。
文件系统集成了完整的软
件开发工具链
,
外场问题的排查可以在终端本地
完成
,
极大方便了外场保障效率
。
同时由于触摸
虚拟操作界面的引入
,
通过更新显控软件即可满
足不同项目的应用需求
。
经过测试
,
此显控终
本文基于
ZYNQ
处理器设计并实现了一种显
_
h
_
axidmicore
__
maxiiicain
MM2S
DMA
IIC
-
_
A
_
H
_
SXIP10x00000000
_
A
_
H
_
SXIP10x00000000
_
0x75C00000
DMA
DMA
图
5
显示终端系统信息
端成功应用于多个信号侦察设备中
,
取得了良好的
经济
、
社会效益
。
参考文献
[]
基于
Z
哈
1
徐磊
.YNQ
的便携式雷达测试设备研制
[
D
]
.
[]
基于
Z2
王树青
.YNQ
平台的无人机信号处理嵌入式系
[]
基于
Z3
褚亭强
.YNQ-7000
的高清视频采集处理软硬件
[]
基于
X4
刘桦杰
.ilinxZYNQ-7000
芯片的成像开发平台
[]
基于
A
北京
:
5
何宾
.XI4
的可编程
SOC
系统设计
[
M
]
.
[]]
二次雷达显控终端的设计与实现
[
舰船电
6
李红兵
.J.
[]
基于
F7
郭名坤
.PGA
光纤与
1.4
标准
HDMI
接口转换
[]
基于嵌入式
L8
田书林
.inux
系统的仪器驱动模块设计
[]
张磊
,
郭晓
,
等
.
基于设备树的
MP9
张茂天
,
C8247
嵌入
1488.
[
成都
:
电子科技大学
.D
]
.2009.
方法
[
沈阳
:
沈阳工业大学
,
D
]
.2014.
():
子对抗
,
2019
,
421112116.
清华大学出版社
,
2013
:
132.
的研究与实现
[
杭州
:
浙江大学
,
D
]
.2018.
尔滨
:
哈尔滨工业大学
,
2018.
统设计与实现
[
成都
:
电子科技大学
,
D
]
.2016.
协同设计
[
南京
:
南京邮电大学
,
D
]
.2017.
]:
式
L
计算机应用
,
inux
系统开发
[
J.2013
,
33
(
5
)
1485