引言
本文提出了一種基于ARM和PoE的嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡" title="網(wǎng)絡">網(wǎng)絡廣播設計" title="設計">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(tǒng)，構成整個系統(tǒng)。該系統(tǒng)應用以太網(wǎng)" title="以太網(wǎng)">以太網(wǎng)供電" title="供電">供電，實現(xiàn)網(wǎng)絡廣播的功能，不必進行專門供電線路。
1 系統(tǒng)結構
系統(tǒng)由音頻放大器LM48510、音頻處理器、以太網(wǎng)供電和以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信等組成。從前端到后端依次經(jīng)過音頻放大器M48510→ARM926EJ-S→PoE／Network等幾個處理過程，實現(xiàn)以太網(wǎng)供電的網(wǎng)絡廣播。系統(tǒng)的硬件結構如圖1所示。
2 系統(tǒng)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(tǒng)，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(tǒng)的CPU，捕獲麥克風的音頻信號，通過音頻信號處理器實現(xiàn)數(shù)字音頻信號，完成編碼處理后，通過AHB總線DMA至外部SDRAM。經(jīng)過音頻放大器LM48510相關處理后，送至Ethernet MAC從網(wǎng)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(tǒng)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(wěn)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(wǎng)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。
2．2．2 以太網(wǎng)供電控制器LTC4267
Linear Technology推出IEEE 802.3af以太網(wǎng)供電(PoE)控制器LTC4267，它具有一個集成開關穩(wěn)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(chǎn)生的低頻噪聲最小化。
3 系統(tǒng)的軟件設計
軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)引導程序Bootloader，嵌入式操作系統(tǒng)及上層應用程序。其中Bootloader是運行于操作系統(tǒng)之前的引導程序，主要任務是完成系統(tǒng)啟動之前必要的硬件初始化和操作系統(tǒng)加載；操作系統(tǒng)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(jié)無關的系統(tǒng)調用接口。
系統(tǒng)初始化程序還要完成系統(tǒng)的網(wǎng)絡分配、音頻相關參數(shù)配置，并關閉不用的外設以盡可能地降低功耗。
軟件系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡廣播關鍵的TCP／IP、UDP協(xié)議庫。應用軟件包括完成文件系統(tǒng)管理、網(wǎng)絡服務、郵件發(fā)送、文件傳送、偵測報警等。網(wǎng)絡服務程序完成把語音發(fā)送到網(wǎng)絡的某個端口，以供其他網(wǎng)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(wǎng)絡廣播設計與實現(xiàn)，網(wǎng)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(chǎn)品的輸出功率保持穩(wěn)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(tǒng)具有廣闊的應用前景。