嵌入式Linux下FPGA与ARM DMA数据采集驱动实践

本文主要探讨了嵌入式Linux环境下FPGA（Field-Programmable Gate Array）与ARM处理器之间的DMA（Direct Memory Access）数据采集程序设计。在现代嵌入式系统中，尤其是在高速数据采集应用中，FPGA和ARM的协同工作至关重要。FPGA作为可编程逻辑器件，负责图像处理和预处理任务，如红外热图的校正和增强，而ARM处理器则负责系统控制和高级算法的执行。 在设计中，作者面临的一个挑战是如何在Linux环境中开发和实现FPGA的DMA驱动，以实现实时的数据传输，特别是在处理红外热图数据时。嵌入式Linux环境相较于传统的桌面环境，对于硬件访问和资源管理有其特殊性，这就要求驱动程序开发者具备深入理解Linux内核机制的能力。 文章首先介绍了系统硬件组成，包括红外焦平面探测器、驱动电路、FPGA图像处理电路、ARM嵌入式系统以及必要的电源和接口电路。红外热图数据经过探测器和驱动电路后，由FPGA进行初步处理，然后通过DMA传输至ARM处理器，确保数据传输的高效性和实时性。 在系统结构图（图1）中，关键的通信路径是从FPGA到ARM的DMA通道，这个过程涉及DMA控制器的配置、中断管理以及数据传输的同步。当FPGA处理完图像数据并将其准备好后，会发送一个中断信号给ARM，ARM接收到这个信号后，便会启动DMA传输，通过DMA引擎直接将图像数据从FPGA的内存（通常在FIFO缓冲区）传输到ARM的存储器，减少了CPU的介入，提高了数据处理速度。 总结来说，本文的核心知识点包括嵌入式Linux系统架构、FPGA和ARM之间的数据流管理、DMA技术在高速数据传输中的应用、以及在特定项目中的DMA驱动程序设计和实现。这对于从事嵌入式系统开发、FPGA和ARM协同工作的工程师具有重要的参考价值，能够帮助他们优化数据采集流程，提升系统性能。