OMAPL138+FPGA三核开发板

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Revision No.	Description	Draft  Date	Remark
V1.0	1.初始版本	2014/4/13

 

 

 

阅前须知

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     广州创龙电子科技有限公司保留随时对其产品进行修改和完善的权利，同时也保留在不作任何通告的情况下，终止其任何一款产品的供应和服务的权利。请用户在购买前向我司获取相关产品的最新信息，本文档一切解释权归广州创龙所有。

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公司简介

       广州创龙电子科技有限公司（简称“广州创龙”，英文简称“Tronlong”），是杰出的嵌入式方案商，专业提供嵌入式开发平台工具及嵌入式软硬件定制设计及技术支持等服务，专注于DSP+ARM+FPGA三核系统方案开发，和国内诸多著名企业、研究所和高校有密切的技术合作，如富士康、三一重工、中国科学院、清华大学等国内龙头企业和院校。

       TI嵌入式处理业务拓展经理Zheng Xiaolong指出：“Tronlong是国内研究OMAP-L138最深入的企业之一，Tronlong推出OMAP-L138+Xilinx Spartan-6 FPGA三核高速数据采集处理解决方案，我们深感振奋，它将加速客户新产品的上市进程，带来更高的投资回报率，使得新老客户大大受益。”

       经过近几年的发展，创龙产品已占据相关市场主导地位，特别是在电力、通信、工控、音视频处理等数据采集处理行业广泛应用。创龙致力于让客户的产品快速上市、缩短开发周期、降低研发成本。选择创龙，您将得到强大的技术支持和完美的服务体验。

产品保修

       广州创龙所有产品保修期为一年，保修期内由于产品质量原因引起的，经鉴定系非人为因素造成的产品损坏问题，由广州创龙免费维修或者更换。

 

目    录

1 OMAP-L138+FPGA开发板简介…………………………………………………………..………………...........5

2 OMAP-L138+FPGA开发板资源框图…………………………………………………………..………………5

3 典型运用领域………………………………………………………………………………………………………........................…6

4 Xilinx Spartan-6 FPGA高速数据采集前端逻辑实现…………………….….....……..…………7

5 Xilinx Spartan-6 FPGA和TI OMAP-L138通信实现………………………....…......………10

6 TI OMAP-L138的DSP和ARM双核通信实现 ………………………………………………...………14

7 TI OMAP-L138功能拓展实现……………………………………………………………………….………………15

8 开发资料和技术支持说明…………………………………………………………………………........…………………17

9 产品订购型号………………………………………………………………………………………………….........…………………18

10 开发板套件清单………………………………………………………………………………………..………..…………………18

11 相关产品列表………………………………………………………………………………………………..…….…………………19

12 增值服务…………………………………………………………………………………………………….................…………………20

13 产品购买和技术支持联系……………………………………………………………….…………………....……………20

 

1  OMAP-L138+FPGA开发板简介

       广州创龙（Tronlong）设计的TL138FI-EVM是一款DSP+ARM+FPGA三核高速数据采集处理开发板，适用于电力、通信、工控、医疗和音视频等数据采集处理领域。

       此设计采用OMAP-L138+Spartan-6平台，其中OMAP-L138是德州仪器（TI）低功耗高性能浮点DSP C6748+ARM9双核处理器，而Spartan-6是赛灵思（Xilinx）平台升级灵活、性价比极高的FPGA处理器。此设计通过OMAP-L138的uPP、EMIF等通信接口将两个芯片结合在一起，而OMAP-L138内部的DSP和ARM通过DSPLINK/SYSLINK进行双核通信，实现了需求独特、灵活、功能强大的DSP+ARM+FPGA三核高速数据采集处理系统。

2  OMAP-L138+FPGA开发板资源框图

 

图1 OMAP-L138+FPGA三核高速数据采集处理资源框图

 

框架解析：

• 前端由Xilinx Spartan-6 XC6SLX9/16/25/45 FPGA采集两路AD数据，采样率最高可达65MHz。AD数据通过uPP或者EMIF总线传输至OMAP-L138的DSP。

• AD数据被DSP处理之后，通过DSPLINK或者SYSLINK双核通信组件被送往ARM，用于应用界面开发、网络转发、SATA硬盘存储等应用。

• OMAP-L138的DSP或者ARM根据处理结果，将得到的逻辑控制命令送往FPGA，由FPGA控制板载DA实现逻辑输出，更新速率175MSPS。

（1）  高速数据采集前端部分由Xilinx Spartan-6 XC6SLX9/16/25/45 FPGA同步采集两路AD模拟输入信号，可实现对AD数据进行预滤波处理，AD采样率最高可达65MSPS。另外一路DAC可输出任意幅值和任意波形的并行DA数据，更新速率175MSPS。

（2）  高速数据传输部分由uPP、EMIF、SPI和I2C通信总线构成。大规模吞吐量的AD和DA数据，可通过uPP总线在DSP和FPGA之间进行高速稳定传输；DSP可通过EMIF总线对FPGA进行并行逻辑控制和进行中等规模吞吐量的数据交换；ARM可通过SPI和I2C对FPGA端进行初始化设置和参数配置。

（3）  高速数据处理部分由DSP核和算法库构成。可实现对AD和DA数据进行时域、频域、幅值等信号参数进行实时变换处理（如FFT变换、FIR滤波等）。

（4） DSP+ARM双核通信部分由DSP核、ARM核和DSPLINK/SYSLINK双核通信组件构成。通过内存共享方式，实现DSP和ARM双核之间的数据交换和通信。

（5）  数据显示存储拓展部分由ARM核、图形显示、网络和SATA硬盘等部分构成。通过ARM的应用界面可实时显示AD和DA的时域和频域波形；并可实现大数据存储和远程网络通信。

3   典型运用领域

• 多路高速数据采集处理系统

• 智能电力系统

• 通信设备

• 中高端数控系统

• 高精度仪器仪表

• 音视频数据处理

4  Xilinx Spartan-6 FPGA高速数据采集前端逻辑实现

      

图2 FPGA高速数据采集卡

系统框图

图3 FPGA高速数据采集卡正面图

 

图4 FPGA高速数据采集卡背面图

 

图5 FPGA高速数据采集卡侧视图

 

Xilinx Spartan-6 FPGA——XC6SLXx

       XC6SLXx是Xilinx Spartan-6系列应用广泛、性价比极高的FPGA平台，共有324个管脚，提供了大量可用IO 、具有良好的平台升级能力、合理的硬件成本差异和平滑的规模提升特性，可根据实际需求使用LX9、LX16、LX25、LX45等型号。此外，四个CPU型号之间Pin to Pin兼容。

（1） XC6SLX9：接口级，具备接口编程能力及时钟控制能力。

（2）  XC6SLX16：算法级，可进行简单的算法处理。

（3）   XC6SLX25：算法级，可进行中级算法处理。

（4）  XC6SLX45：系统级，可满足更加复杂的算法和系统逻辑处理需求。

高速ADC——AD9238

       AD9238是ADI公司推出的业界采样率最快12Bit双通道A/D转换器，电压输入范围1Vp-p和2Vp-p可选，广泛应用于电力、通信、工控、医疗等高速数据采集应用场合。

       AD9238分3种型号，采样率分别是20 MS/s、40 MS/s和65 MS/s。不仅可提供与单通道A/D转换器同等优异的动态性能，并且与使用两个单通道A/D转换器相比，AD9238还具有更好的抗串扰性能，三种型号可实现Pin to Pin兼容，可根据实际需求灵活配置。

       AD9238的3种型号功耗分别为180mW、330mW和600mW，只有同类A/D转换器一半的功耗，采用64脚LQFP封装（尺寸只有9mm x 9mm），非常适合在对尺寸要求严格的场合中使用。

高速DAC——AD9706

       AD9706是ADI公司推出的12Bit、更新速率为175MSPS 的D/A转换器，输出电流范围1mA~5mA，广泛应用于通信、工控、医疗、电力等高速数据输出应用场合。

       AD9704/AD9705/AD9706/AD9707均为175MSPS更新速率的D/A转换器，并且此4款DAC芯片Pin to Pin兼容，分辨率分别为8/10/12/14位。此系列器件针对低功耗特性进行了优化，同时保持出色的动态性能，具有灵活的电源电压范围(1.7V~3.6V)，十分适合便携式和低功耗应用。通过降低满量程电流输出，功耗可以降至15 mW，在省电模式下，待机功耗可降至2.2 mW。

    AD9748/AD9740/AD9742/AD9744系列D/A转换器与以上系列D/A转换器也是Pin to Pin兼容（LFCSP_VQ封装），专门针对通信系统的发射信号路径进行了优化。用户可根据性能、分辨率和成本要求，向上或向下选择适合的器件。

5   Xilinx Spartan-6 FPGA和TI OMAP-L138通信实现

 

图6 FPGA与OMAP-L138通信原理

 

高速通信总线——uPP

       uPP（Universal Parallel Port）是OMAP-L138 CPU颇具特色的高速并行数据传输总线，可以单独发送和接受数据，也可以同时接收和发送数据，常用于和FPGA以及其他并口设备数据传输。

       OMAP-L138的uPP 共有2个通道（通道A和通道B），共有32位数据线，控制简单，配置灵活，数据吞吐量大。uPP时钟速率可高达处理器时钟速率的一半，对于在456MHz下运行的OMAP-L138处理器，uPP单通道吞吐量理论值可高达228MB/s。

 

 

图7OMAP-L138 uPP连接器实图

 

图 8 OMAP-L138 uPP连接器引脚定义

 

图9 uPP功能模块框图

 

       通道A、B都具有各自的START、ENABLE、WAIT、CLOCK信号控制管脚，各信号管脚描述如下图所示：

 

图10 uPP信号描述

 

       uPP的数据管脚DATA[15:0]不直接对应通道A，XDATA[15:0]也不直接对应通道B。数据管脚DATA[15:0]、XDATA[15:0]与通道A、B的对应关系是通过配置UPCTL寄存器来实现的，配置方法如下图所示：

 

图11 DATA和XDATA分配方式

 

中高速通信总线——EMIF

       EMIF（External Memory Interface）属于OMAP-L138的中高速并行数据传输总线，常用于和FPGA、NOR FLASH等并口设备的数据传输。EMIF共有16位数据线和16位地址线，时钟速率可高达处理器时钟速率的1/3，对于在456MHz下运行的OMAP-L138处理器，EMIF吞吐量理论值可高达76MB/s。

 

图12 OMAP-L138 EMIF连接器引脚定义

 

图13 OMAP-L138 EMIF连接器实图

 

中低速通信总线——SPI和I2C

       预留串行通信总线， ARM端可通过SPI和I2C对FPGA端进行初始化设置和参数配置。

6   TI OMAP-L138的DSP和ARM双核通信实现

 

图14 OMAP-L138 DSP+ARM双核通信原理

 

基本原理

       TI官方的DSPLINK/SYSLINK双核通信组件提供了一套通用的API，从应用层抽象出ARM与DSP的物理连接特性，从而降低用户开发程序的复杂度。其中DSPLINK使用DSP/BIOS操作系统，SYSLINK使用SYS/BIOS操作系统，SYSLINK属于DSPLINK的新版本双核通信组件。

       在ARM和DSP的双核通信开发中，ARM端运行HLOS操作系统（一般是Linux），DSP端运行RTOS实时操作系统（一般是DSP/BIOS或者SYS/BIOS），双核主频456MHz。

优势

（1）  SOC 片上DSP+ARM架构可实现稳定的双核通信，缩短了双核通信开发时间。

（2）  DSPLINK/SYSLINK双核通信组件突破了双核开发瓶颈，节约了研发成本。

（3） SOC上的DSP和ARM架构简化了硬件设计，降低了产品功耗和硬件成本。

7    TI OMAP-L138功能拓展实现

 

图15 OMAP-L138硬件资源框图

 

LCD触摸显示功能

 

图16 OMAP-L138应用程序界面

 

OMAP-L138提供了LCD触摸屏接口，可做绚丽的图像界面开发，例如Qt等GUI界面。

网络传输功能

 

图17 OMAP-L138网络接口

 

    OMAP-L138提供了100M网络接口，可实现远程网络通信功能。

SATA存储功能

 

图18 OMAP-L138 SATA硬盘接口

 

       OMAP-L138提供了SATA硬盘接口，可外挂SATA硬盘，可支持2T容量，读取速度可达40MByte/S，写入速度可达20MByte/S，实现大容量数据存储功能。

其他拓展功能

（1）    USB HOST 和USB OTG，可接USB蓝牙、WIFI等拓展模块。

（2）    Line In/Out和Mic In音频接口，实现音频数据处理。

（3）    RS485通信接口，实现工业通信功能。

（4）    VGA视频接口，实现大屏幕视频输出。

（5）     RTC时钟，实现断电时钟保存功能。

（6）        MMC/SD接口，支持32G容量，实现中等规模数据量保存功能。

8    开发资料和技术支持说明

Xilinx Spartan-6 FPGA端：

• 提供Xilinx Spartan-6 FPGA高速数据采集卡PDF原理图、芯片datasheet；

• 提供FPGA高速数据采集系统烧写镜像、源代码和完整的软件开发包；

• 提供Xilinx Spartan-6 FPGA与TI OMAPL138通信程序镜像和源代码；

• 提供Xilinx Spartan-6 FPGA开发教程；

• 协助软硬件设计；

OMAPL138端：

• 提供底板原理图、PCB、芯片datasheet；

• 提供系统烧写镜像、内核源代码、文件系统源码和完整的软件开发包；

• 提供DSP+ARM双核通信镜像、源代码和开发教程；

• 提供TI OMAPL138与Xilinx Spartan-6 FPGA通信程序镜像和源码；

• 提供TI OMAPL138平台开发教程；

• 协助软硬件设计；




• 
  

9         产品订购型号

                                                 表1 OMAP-L138核心板订购型号

OMAP-L138核心板可选型号	CPU主频	Nand Flash	DDR2	温度级别
SOM-TL138-4-4GN1GD-I-A2	456MHz	512MB	128MB	工业级
SOM-TL138-4-4GN2GD-I-A2	456MHz	512MB	256MB	工业级

            表2 FGPA高速数据采集卡订购型号

FGPA高速数据采集卡可选型号	FPGA型号	温度级别
TL-HSAD-LX9-I-A1	Spartan-6 XC6SLX9	工业级

备注：更多型号请和我司销售人员联系。

10    开发板套件清单

 表3 开发板套件清单

名称	数量	备注
OMAPL138开发板或TMS320C6748开发板	1块	含核心板
Xilinx Spartan-6 FGPA高速数据采集卡	1块	标配Spartan-6 XC6SLX9
5V 2A电源适配器	2个
OMAPL138+FPGA资料光盘	1套
7寸LCD触摸屏	1个	赠送
SD系统启动卡	1个	赠送
SD卡读卡器	1个	赠送
RS232串口线	1条	赠送
USB转串口线	1条	赠送
网线（交叉、直连）	2根	赠送
OTG转接头	1个	赠送
USB转串口驱动光盘	1个	赠送
转接板、排线	1套	赠送

 11    相关产品列表

表4 相关产品列表

名称	备注
OMAP-L138核心板	标配工业级，主频456MHz
简易OMAP-L138开发板
OMAP-L138开发板+7寸LCD触摸屏
TMS320C6748核心板	标配工业级，主频456MHz
简易TMS320C6748开发板
TMS320C6748开发板+7寸LCD触摸屏
AM1808核心板	标配工业级，主频456MHz
简易AM1808开发板
AM1808开发板+7寸LCD触摸屏
FPGA高速数据采集卡 配套AM1808   /OMAPL138/TMS320C6748开发板	Xilinx   Spartan-6 XC6SLX9/16/25/45 FPGA； 板载40MSPS*12Bit*2Channels AD； 板载175MSPS*12Bit DA；
CMOS摄像头模块 配套AM1808   /OMAPL138/TMS320C6748开发板
CCD多路复合视频输入模块 配套AM1808/OMAPL138/TMS320C6748开发板
多通道并口AD模块 配套AM1808   /OMAPL138/TMS320C6748开发板	AD7606：8通道，16Bit，200K采样率； 典型应用：电能质量测试系统；
VGA视频输入模块 配套AM1808   /OMAPL138/TMS320C6748开发板
XDS100V2/XDS100V3仿真器 配套AM1808/OMAPL138/TMS320C6748开发板
RFID读写模块	13.56MHz

 

12  增值服务

• 主板定制设计

• 核心板定制设计

• 嵌入式软件开发

• 项目合作开发

• 技术培训

13 产品够和技术支持联系