李美菊

摘要 嵌入式系統(tǒng)的硬件開發(fā)要求設(shè)計(jì)者對(duì)硬件資源非常熟悉，并能針對(duì)項(xiàng)目中的具體應(yīng)用，綜合考慮系統(tǒng)需求、性能指標(biāo)、成本等多方面因素，進(jìn)行總體規(guī)劃，從而得出已有條件下的最佳方案。文中嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具體涉及到CPU的選型及內(nèi)存、Flash和外圍接口的確定等內(nèi)容[1]。

關(guān)鍵詞 嵌入式LINUX；開發(fā)平臺(tái)；選擇；外圍接口

中圖分類號(hào)：TP316 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-489X（2009）09-0090-02

Embedded LINUX System Hardware Development Platform//Li Meiju

Abstract The embedded system hardware development requests the designer to be extremely familiar to the hardware resources, And can aim at in the project the concrete application, the overall evaluation system demand, the performance index, the cost and so on the various factor, carries on the overall plan, thus obtains had under the condition preferred plan. This embedded system design involves specifically to the CPU shaping and the memory, Flash and the periphery connection indeed grades content.

Key words embedded LINUX；development platform；choose；the periphery connection

Authors address Qingdao University of Science and Technology, Qingdao, Shandong 266061

1 微處理器的選擇

所有硬件選擇中，最關(guān)鍵的就是嵌入式處理器的定型，因?yàn)樗鼪Q定了整個(gè)系統(tǒng)的基本性能和其他外圍硬件的選用?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的嵌入式微處理器主要有X86、ARM、PowerPC、MIPS等體系結(jié)構(gòu)，一般都體積較小，能耗低，并采用RISC（Reduced Instruction Set Computer，精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)）架構(gòu)。

由于電信設(shè)備發(fā)展很快，新設(shè)備、新功能層出不窮，電信設(shè)備生產(chǎn)商往往希望產(chǎn)品性能穩(wěn)定、功能強(qiáng)大的同時(shí)，又要安全可靠、升級(jí)方便。PowerPC（PPC）系列處理器成熟穩(wěn)定，通信及圖像處理能力強(qiáng)，接口靈活方便，兼容性好，且生產(chǎn)商均為世界著名芯片商如IBM、Motorola、Intel，長(zhǎng)期供貨有保障，特別適合嵌入式信息終端的要求。因此，本平臺(tái)選用Motorola PowerPC 823e作為微處理器，它具有如下特點(diǎn)[2-4]：1）高性能的32位嵌入式MPC8xx核心，提供60～81 MHz主頻以供選擇；2）32位RISC的通信處理器CPM（Communication Processor Module）做圖像壓縮解壓的信號(hào)處理；3）7個(gè)串行通道，SCC（Serial Communication Controller）、SMC（Serial Management Controller）各2個(gè)，I2C、USB、SPI（Serial Peripheral Interface）各1個(gè)；4）支持BDM（Background Debug Mode）在線調(diào)試模式；5）集成存儲(chǔ)控制器；6）LCD控制器；7）支持低電壓省電模式；8）中斷控制；9）定時(shí)時(shí)鐘；10）256腳FBGA封裝。

正因?yàn)橛辛薘ISC的CPM通信處理器，使得PowerPC 823e處理圖像、數(shù)據(jù)通信方面尤為得心應(yīng)手，充分滿足信息終端類產(chǎn)品對(duì)視覺效果和界面豐富性的要求；其在提供對(duì)外接口上，也顯得非常靈活，支持幾乎現(xiàn)行的所有外設(shè)，而且允許二次開發(fā)時(shí)根據(jù)需要再分配接口；其省電特性也很好地適應(yīng)了嵌入式設(shè)備的低功耗要求，在硬件調(diào)試及中斷編程控制方面又有著周到而成熟的設(shè)計(jì)。

2 存儲(chǔ)設(shè)備

嵌入式系統(tǒng)有別于一般的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，它要求硬件設(shè)計(jì)緊湊，軟件代碼精簡(jiǎn)，因而它不使用大容量的硬盤，而大多采用閃存（Flash Memory）或者是DOC（Disk On Chip）。它們體積小，可靠性高，掉電后不丟失數(shù)據(jù)，通常用于存放系統(tǒng)的軟件代碼和重要的配置參數(shù)。在硬件板上提供有32 M Flash，采用2片Intel公司16 Mb容量的芯片。

在嵌入式系統(tǒng)中，內(nèi)存也必不可少。其中，SDRAM芯片的數(shù)據(jù)傳輸速度已極高，價(jià)格也較SRAM便宜，因而選用美光公司的2片容量為16 M的SDRAM芯片。

3 網(wǎng)絡(luò)接口

考慮到信息終端的上網(wǎng)速度及網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)情況，選擇ADSL網(wǎng)絡(luò)連接。它是在原有普通電話線上的一種高速、寬帶技術(shù)，其速率比ISDN高得多，下行速率可達(dá)8 Mbps，話音部分連入PSTN網(wǎng)，數(shù)據(jù)部分則通過寬帶ATM平臺(tái)傳輸。目前其已成為主流的高速接入方式。

4 人機(jī)接口

為了讓用戶在操作該款信息終端時(shí)，也能享受到和桌面PC機(jī)一樣的方便和快捷，除了普通公用電話的話機(jī)接口和讀卡器插槽外，還設(shè)計(jì)10.4～12.1英寸彩色LCD顯示屏接口、與標(biāo)準(zhǔn)鍵盤相仿的按鍵操作以及預(yù)留USB接口用來擴(kuò)展打印機(jī)等設(shè)備。接口功能強(qiáng)大的PowerPC 823e直接對(duì)這些I/O口控制器進(jìn)行讀寫，極大地方便了各個(gè)設(shè)備的硬件實(shí)現(xiàn)。

5 調(diào)試和測(cè)試口

在開發(fā)調(diào)試階段，往往需要一些特殊的端口，應(yīng)該在設(shè)計(jì)時(shí)就預(yù)先考慮好。如硬件板制成后，需要通過它的BDM調(diào)試口燒寫啟動(dòng)引導(dǎo)代碼；每次啟動(dòng)時(shí)，需要通過監(jiān)控串口將板上的信息定向輸出到開發(fā)主機(jī)串口終端上；樣機(jī)成形后，批量生產(chǎn)時(shí)需要通過TAP（Test Access Port）口對(duì)硬件板進(jìn)行測(cè)試，以確保符合性能和工藝要求。

綜上所述，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示[5]。

參考文獻(xiàn)

[1]王學(xué)龍.嵌入式Linux系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,2001

[2]余斌.基于OpenGL的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].四川大學(xué),2002

[3]董笑菊,劉競(jìng)宇,顧國(guó)昌.基于OpenGL的運(yùn)動(dòng)視景仿真的實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)工程,1999(12):25-26

[4]周江華,蔡忠閩,李宏,等.基于OpenGL的制造系統(tǒng)虛擬仿真環(huán)境研究[J].測(cè)控技術(shù),2000(9):22-25

[5]宋國(guó)軍.MPC8XX嵌入式LINUX底層開發(fā)應(yīng)用研究[D].上海大學(xué),2005