主處理器的選型和ARM處理器的功能特性，可以看到ARM處理器具有強(qiáng)大的事務(wù)處理能力，但是ARM處理器也有不足之處，例如，數(shù)據(jù)處理速度有限，定時(shí)不準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)時(shí)序困難和事件處理不及時(shí)等，這就需要通過(guò)選擇合適的輔助處理器來(lái)彌補(bǔ)。

可編程邏輯器件(Programmable Logic Device)具有數(shù)據(jù)處理速度快、TO資源豐富、定時(shí)精確、實(shí)現(xiàn)時(shí)序簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，剛好可以彌補(bǔ)了ARM處理器的不足之處。因此，輔助處理器的選型問(wèn)題就變?yōu)榭删幊踢壿嬈骷倪x型。目前，常用的可編程邏輯器件有復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD( Complex Programmable Logic Device )和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA(Field Programmable Gate Array)。由于CPLD和FPGA結(jié)構(gòu)上的不同，使得它們除了具有共同點(diǎn)，還存在各自的特點(diǎn)

(1) FPGA的集成度高于CPLD;

(2)FPGA更適合于時(shí)序邏輯的設(shè)計(jì)，即包含多觸發(fā)器的設(shè)計(jì)，而CPLD更適合于算法和組合邏輯的設(shè)計(jì)，即觸發(fā)器有限而乘積項(xiàng)多的設(shè)計(jì);

(3)在編程上，F(xiàn)PGA具有更大的靈活性。因?yàn)镃PLD要通過(guò)修改具有固定內(nèi)連電路的邏輯功能來(lái)實(shí)現(xiàn)編程，而FPGA主要通過(guò)改變內(nèi)部的布線來(lái)實(shí)現(xiàn)編程;

(4) CPLD 的速度要比FPGA 快，而且CPLD具有時(shí)間可預(yù)測(cè)性而FGPA沒(méi)有;

(5)一般，F(xiàn)PGA 比 CPLD的功耗要低，而且隨著集成度提高而更加明顯;

(6) CPLD采用EPROM或FLASH 工藝，系統(tǒng)掉電后，信息不丟失:而FPGA的編程單元是基于SRAM結(jié)構(gòu)形成的，系統(tǒng)掉電后，信息丟失，需要增加存儲(chǔ)器芯片。

通過(guò)分析以上幾點(diǎn) CPLD與FPGA 的差異性和依據(jù)控制器的功能需要，本次設(shè)計(jì)中選用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA作為輔助處理器芯片。FPGA因其具有體積小、集成度高、靈活性高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜數(shù)字系統(tǒng)中。具體使用哪種型號(hào)的FPGA芯片對(duì)系統(tǒng)的性能也是重要的，如果FPGA選型不合適，在后續(xù)的設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，使設(shè)

計(jì)復(fù)雜化，甚至失敗;而恰當(dāng)?shù)倪x型不但可以避免設(shè)計(jì)中的-些復(fù)雜問(wèn)題，使設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且還會(huì)提高系統(tǒng)的可靠性，延長(zhǎng)產(chǎn)品的生命周期，使產(chǎn)品獲得高性價(jià)比。因此，在選擇FPGA器件時(shí)需要考慮的主要因素有以下幾點(diǎn)。

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域和工作環(huán)境要求，選擇FPGA器件的種類、速度等級(jí)和溫度等級(jí)。不是選擇高性能的FPGA器件就--定適合，因?yàn)槠骷膬r(jià)格一般隨著器件等級(jí)的提高而增加，這樣會(huì)增加產(chǎn)品的成本;器件速度等級(jí)的選擇應(yīng)該在滿足應(yīng)用要求的前提下盡量選擇得低一些，因?yàn)楦咚龠\(yùn)行的器件會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的干擾，而且價(jià)格也更高。

其次，要考慮FPGA的硬件資源。FPGA的硬件資源包括邏輯單元(LE)數(shù)量、最大用戶IO數(shù)、布線資源、存儲(chǔ)器資源、支持的接口和協(xié)議以及是否支持嵌入式微處理器等。邏輯單元的數(shù)量和最大用戶IO數(shù)是設(shè)計(jì)中最先要考慮的因素，如果這些不能夠滿足實(shí)際應(yīng)用需求，那么就不可能很好地完成設(shè)計(jì)。目前，常用的FPGA器件中，邏輯單元的數(shù)量都比較大，可以滿足大部分的應(yīng)用，而且一般同一封裝的器件也會(huì)有資源數(shù)量不同的幾種型號(hào)供板級(jí)替換選擇。常用FPGA器件中都帶有存儲(chǔ)器資源，其主要用作高性能濾波器或者作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ROM、RAM或者FIFO。很多FPGA芯片中都集成了鎖相環(huán)，利用鎖相環(huán)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘的不同倍頻、分頻，來(lái)滿足系統(tǒng)的多時(shí)鐘要求。

第三，要考慮器件的供貨渠道和開(kāi)發(fā)工具的支持。

選擇應(yīng)用廣泛且貨源充足的主流FPGA器件，可以提高產(chǎn)品的生命周期。能夠提供的FPGA器件種類非常豐富而其應(yīng)用也最廣。具有集成開(kāi)發(fā)環(huán)境界面友好，功能強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，還可以利用第三方提供相應(yīng)的技術(shù)支持，而且所有種類器件的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)都能夠在各自的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下完成，這樣可以使得FPGA的開(kāi)發(fā)相對(duì)簡(jiǎn)單，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低投入成本。

控制器的軟件設(shè)計(jì)主要就是嵌入式操作系統(tǒng)的移植和嵌入式應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。對(duì)控制器的軟件進(jìn)行架構(gòu)主要是完成的選擇、嵌入式操作系統(tǒng)的選擇和應(yīng)用軟件及用戶界面程序開(kāi)發(fā)方案的選擇

在設(shè)計(jì)中應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化應(yīng)用程序的設(shè)計(jì),同時(shí)保障軟件開(kāi)發(fā)的效率。嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)是完成任務(wù)的調(diào)度和控制,為上層軟件提供標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備操作接口。嵌入式操作系統(tǒng)選擇需要考慮的主要因素有

①考慮操作系統(tǒng)的可利用的資源有哪些,針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合及應(yīng)用要求來(lái)選擇合適的操作系統(tǒng)

②操作系統(tǒng)的可裁剪性,針對(duì)不同的應(yīng)用來(lái)裁剪使系統(tǒng)精簡(jiǎn)化,減少資源的使用同時(shí)增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性

③最好選擇免費(fèi)的嵌入式操作系統(tǒng),這樣可以減少產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本。

④針對(duì)于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā),還要考慮所選擇的操作系統(tǒng)是否支持中文的輸入和處理。對(duì)于嵌入式激光打標(biāo)機(jī),能夠完成漢字的編輯和處理并實(shí)現(xiàn)漢字的打標(biāo)是嵌入式激光打標(biāo)機(jī)一個(gè)基本功能要求,所以選擇的操作系統(tǒng)必須能夠支持中文的輸入和處理