基于PowerPC8245的嵌入式系统设计与研究

基于PowerPC8245的嵌入式系统设计与研究

彭丽娟 ,刘陶 ,王薇

中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所  陕西西安  710065

摘要:PowerPC8245处理器芯片是一种效率高、低功率的数据处理器,该整合了MPC603e核心以及PCI桥,内存控制器,DMA控制器,可程序化中断控制器以及I2C控制器。支援浮点计算,内存管理,116kb命令缓存、16kb数据缓存、电池管理等服务。作为PCI端口的Cpu控制模块端口还可以用于具备内嵌式PCI端口的电子计算机。PCI端口具备逻辑性,驱动软件设计方案简易,系统架构清楚,便于拓展。

关键词:PowerPC8245;嵌入式系统;设计

PowerPC8245GP是由IBM公司研发的高性能32位RISC嵌入式处理器,片材中整合了PowerPC8245内核和各种丰富的外设器材接口资源,最高效率可以达到五百MHz,因此可以使用于嵌入式电子产品包括交换机、路由器、网络主机,以及桌面型器件中。本章根据该处理器的特性提供一个面向网络服务器的比较常见的应用系统设计方案,并就此系统的基础软硬件技术展开探讨。

1PowerPC8245GP的特点与性能

128字节处理器的总线(PLB)可以带来最高峰值达四点二GB/s的读取功能,主要用于存取PCI,DDRSDRAM等高性能设备,若使用三十六个地址通道,可提高64GB内存的寻址功能。

32位片上的外围器材总线通道(OPB)可以联接串口、以太网接口、外部总线控制器、I2C口等的功能器件,从而增加了PLB总线通道效率。

10位详细地址dCr总线PLB网上全部服务器和从机外接设备位置和控制情况。第64个扩展槽配备双液压驱动DDRDRAM控制器，最多可提供4件机器的拾音器数据信息。64位pCI端口，具备133MHz的更高服务器带宽。32位外界总线结构控制器，可提供8个外部设备。2个10mb/s/100MB/s千兆以太网控制器。2个串口通信端口和两个I2c端口。32个好用I/o接口的GPIo。三个外部中断，45个储存器最后断开互联网资源的CPU输出功率能够复位为400MHz，466MHz，500MHz，一般功率范围为4W.开关电源：的逻辑电流量为1.8V，DDRSDRAM插口电流量为2.5V，I/O口工作电压为3.3V。

2MPC8245处理器硬件设计及实现

2.1系统概述

PpC8245模块根据摩托罗拉手机MPC8245数据信息处理器,搭载了603E数据信息处理器核心和外场逻辑模块。作用和操作与MPC107类似;CPLD和处理器外围电路间的连接管理适用运行内存网络资源、I/O设备、以太网接口和PCI设备间的读写访问、计时器和断开操纵。

PPMC8245模块使用了和MPC80245集成的外部元器件逻辑功能,来控制SDRAM存储器的读写访问和升级。计时器、与以太网连接的PCI上,也有外界的逻辑flashtm存储器的方法。

2.2时钟电路设计

CPU总时钟为25mhz,共33mhz,其较大工作电压为3.3v,由时钟推动三十三个mhz时钟,随后产生五个33MHz的同步时间,其中一个根据PCI_SYNC_IN进到MPC8245,再通过运行内存PLL和DLL产生SDRAM时钟,此外四个输出为PMCMPC的8245PLL构造管脚,为PLL_CFG[0.4]。针对给定的系统时钟SYSCLK,PLL是对应的CPU和VCO启动速度。

2.3存储器电路设计实现

MPC8245数据处理器搭载了性能卓越存储控制器、数据处理器和PCI端口间的当地运行内存浏览立即、支持运行内存端口的SDRAM、闪存和NVSRAM

SDRAM的信息高度为32位或64位，最高速度为133MHz，支持很多2GB室内空间。每一个选择项最大支持512MB、RWM周期和SDRAMECC。X端口号插口选用内部构造寄存器设计方案，联接flash存储器、NVSRAM和FPGA，提供8位、16位、32位和64位室内空间设计。PPMC8245的控制器根据运用MPC8245里的存储器控制器来运用存储器，提供详细的地址编码解码计划方案、数据信息周期网站打开速度、SDRAM数字钟等。这类日常每日任务可以由limit寄存器里的MPC8245实行。

2.3.1SDRAM存储器

PPMC8245模块具有六十四位宽的一百二十八MB的SDRAM,用于SDRAM校验工作,ECC。SDRAM通过日本SAM⁃SUNG公司的K4S511632E⁃TCI75完成,工作电流为三点三V,并自动封装有五十四引脚的TSOP。MPC八千二百四十五内置了SDRAM内存管理器,具有对SDRAM的时间管理逻辑,同时供给对SDRAM的存取时钟,设计工作频数为六十六MHz。地址空间范围是内存的低端0x0000000~0x7FFFFFF。存取工作方式的时序管理由MPC8245内置的寄存器管理来完成。

2.3.2USERFLASH

存储器

用于纪录用户信息的消费者闪存。USerflaSh是sPansion的四个16位存储器s29GL256P的64位USerflaSh。其工作电流为3.3V,内部结构封装形式为56管脚tsop,最大容量为256MB。每一个flash有512个128KWord通信基站扇区,用于总体重写和扇区维护作用。。

2.3.3SYSTEMFLASH存储器

系统flash采用sPansion有限公司的16位储存器s29GL256P处理芯片完成,封装形式在tsop中,容积8MB,较大工作电流3.3V,56个接线端子。它采用8位工作方式,最大容量设为8MB。flash的位置分派在内存条的顶端,位置室内空间是0xFF800000H~0xFFFFFFFFH。主要从事通用接口模板的激话,常驻系统FLASH里的监控,位检验程序流程,FLASH在板上编程等。

2.4复位电路和看门狗电路设计

控制模块选用5v单开关电源电路键入，采用MAX791解决处理芯片达到的通电复位电源电路和看门狗IC芯片。当5V电流量小于4.65V时，控制系统复位。当5v电源的工作标准电压小于4:6:5v时，控制系统处于复位运行状态。当开关电源超出4:6:5v时，控制系统所产生的电流量超出200ms，控制器将复位。复位信息与PCI总线结构同歩推送，别的监管IC由MAX791和CPLD实行。假如看门狗作用是终止吸食毒品，看门狗就会被切断。看门狗的中断都是GSE的管理模式。当看门狗打开应用WDOEN时。GSE匹配电阻时，电子计算机电脑操作系统运作在较低相对高度，看门狗中断时，手动式起效。即便GSE处于上拉电阻，电子计算机电脑操作系统处于地面调节维护保养的维护情况，看门狗的中断也受到手机app有效位WDOEN限制。假如wdeen已为“0”，则看门狗也就能，wdeen为“1”。看门狗电源电路断掉时，会立即推送断掉的电源电路，安全出口故障的时序逻辑电路还会推送。在最典型的APP情况下，顾客必须要在低于1s的空隙内形成看门狗开启基本原理，随后重新计算看门狗。

看门狗时间系统应由客户自由选择。计时器由硬件配置按时设定,并且是默认的(SWT根据漏线S连接到VCC(临时大概6秒)。但是,在没有超越s1的情形下,能通过更改电容c1的值来调节看门狗计时器的周期。

2.5电压转换电路

PowerPC8245处理器控制模块MPC8245核心的电压一般为2.0V,而插口电压能设为3.3V,别的处理芯片全是5V或3.3V能直接来源于电源芯片,3.3V的插口电流由线性可变电流转换器LTM4600HVMPVPBF转换的V给予,较大电流为10皮安。另一方面,处理器的关键电流为2.0V,由5V转换为线性可变电流转换器LTM4600HVMPVPBF,较大电流为10a。

2.6中断控制器电路设计

PowerPC8245Cpu控制器有两个中断管理器。内嵌式中断管理器(PIC)在OpenPIC架构和MPC8245中实现，用以16个串口通信中断。集成的中断程序执行还可以根据中断源的特性设定中断优先、输出级方向和中断方位。二级内部构造中断仪表板解决了将中断发送至Cpu的int中断。这0~15个中断做为系统软件中断键入到MPC8245。“内部结构配备”中断被鉴别为MPC8245内部的中断，其处理和优先与16个外界中断同样。每一个外界激光切割源具有较高的输出和输入脉冲信号及其科学合理的低压。

2.7以太网接口

PowerPC8245Cpu控制模块根据Intel82551(GD82551it)处理芯片连接到M/100M快速以太网。Intel82551也可以使用rj45双绞线连接到PCI系统总线。以太网主板芯片组的ip地址一般是0x80006000,所以可以使用软件来设定以太网ip地址范畴。

2.8TRACE32接口

TRACE接口实际是处理器的内部调节,根据PowerPC处理器的COP口开展。应用COP接口,适度的TRACE硬件测试机器设备能够检验PowerPC处理器的正常运转,并检测板卡功能的逻辑性。TRACE32端口号完成下列实际操作:读写CPU内部的存储器,能够读写运行内存等数据;断点调试和即时实行;设定硬件配置断开和数据中断点;给出了一种具备高端编译程序级调整的FLASH计算机语言的强大描述语言。

2.9串行调试接口电路

串行通信调节接口电路由一个16C552、44英寸PQFP封装形式、8个数据长度和八字形方式浏览。应用双路串行通信接口,较大串行通信联接运行时间为16MHz,双路串行通信接口能设为RS232/RS422与已经研发的系统进行通讯。最大速度为115库/秒(一般为38.4kb/秒)。16C552的最大寄存器位为0xFF000000。

2.10地址空间分配

内存控制器主要由MPC8245内存组成,整个系统内部位置空间主要包括四个区:局部内存,PCI存储器空间设计

,PCII/O空间设计,以及FLASH存储器空间设计。MPC八千二百四十五内部的存储管理器已经完成了对全部空间的控制使用。

3结束语

PowerPC8245处理器系统将成为带有PCI总线端口的PowerPC数据处理器的典型,对以PowerPC数据处理器为基础处理的嵌合式计算机系统的开发进行支持,同时该应用还将配备VxWorks控制器,可在该控制器的基本上进行驱动编程和软件的开发。MPC8245处理器已经应用在各种嵌入式计算机管理系统中,并期望本文可以给嵌入式系统设计人员带来相应的帮助。

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