嵌入式ＬＩＮＵＸ系統硬件開發平臺

李美菊

摘要 嵌入式系統的硬件開發要求設計者對硬件資源非常熟悉，并能針對項目中的具體應用，綜合考慮系統需求、性能指標、成本等多方面因素，進行總體規劃，從而得出已有條件下的最佳方案。文中嵌入式系統的設計具體涉及到CPU的選型及內存、Flash和外圍接口的確定等內容[1]。

關鍵詞 嵌入式LINUX；開發平臺；選擇；外圍接口

中圖分類號：TP316 文獻標識碼：A 文章編號：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，最關鍵的就是嵌入式處理器的定型，因為它決定了整個系統的基本性能和其他外圍硬件的選用。現在市場上的嵌入式微處理器主要有X86、ARM、PowerPC、MIPS等體系結構，一般都體積較小，能耗低，并采用RISC（Reduced Instruction Set Computer，精簡指令集計算機）架構。

由于電信設備發展很快，新設備、新功能層出不窮，電信設備生產商往往希望產品性能穩定、功能強大的同時，又要安全可靠、升級方便。PowerPC（PPC）系列處理器成熟穩定，通信及圖像處理能力強，接口靈活方便，兼容性好，且生產商均為世界著名芯片商如IBM、Motorola、Intel，長期供貨有保障，特別適合嵌入式信息終端的要求。因此，本平臺選用Motorola PowerPC 823e作為微處理器，它具有如下特點[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處理；3）7個串行通道，SCC（Serial Communication Controller）、SMC（Serial Management Controller）各2個，I2C、USB、SPI（Serial Peripheral Interface）各1個；4）支持BDM（Background Debug Mode）在線調試模式；5）集成存儲控制器；6）LCD控制器；7）支持低電壓省電模式；8）中斷控制；9）定時時鐘；10）256腳FBGA封裝。

正因為有了RISC的CPM通信處理器，使得PowerPC 823e處理圖像、數據通信方面尤為得心應手，充分滿足信息終端類產品對視覺效果和界面豐富性的要求；其在提供對外接口上，也顯得非常靈活，支持幾乎現行的所有外設，而且允許二次開發時根據需要再分配接口；其省電特性也很好地適應了嵌入式設備的低功耗要求，在硬件調試及中斷編程控制方面又有著周到而成熟的設計。

2 存儲設備

嵌入式系統有別于一般的計算機處理系統，它要求硬件設計緊湊，軟件代碼精簡，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，掉電后不丟失數據，通常用于存放系統的軟件代碼和重要的配置參數。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。

在嵌入式系統中，內存也必不可少。其中，SDRAM芯片的數據傳輸速度已極高，價格也較SRAM便宜，因而選用美光公司的2片容量為16 M的SDRAM芯片。

3 網絡接口

考慮到信息終端的上網速度及網絡鋪設情況，選擇ADSL網絡連接。它是在原有普通電話線上的一種高速、寬帶技術，其速率比ISDN高得多，下行速率可達8 Mbps，話音部分連入PSTN網，數據部分則通過寬帶ATM平臺傳輸。目前其已成為主流的高速接入方式。

4 人機接口

為了讓用戶在操作該款信息終端時，也能享受到和桌面PC機一樣的方便和快捷，除了普通公用電話的話機接口和讀卡器插槽外，還設計10.4～12.1英寸彩色LCD顯示屏接口、與標準鍵盤相仿的按鍵操作以及預留USB接口用來擴展打印機等設備。接口功能強大的PowerPC 823e直接對這些I/O口控制器進行讀寫，極大地方便了各個設備的硬件實現。

5 調試和測試口

在開發調試階段，往往需要一些特殊的端口，應該在設計時就預先考慮好。如硬件板制成后，需要通過它的BDM調試口燒寫啟動引導代碼；每次啟動時，需要通過監控串口將板上的信息定向輸出到開發主機串口終端上；樣機成形后，批量生產時需要通過TAP（Test Access Port）口對硬件板進行測試，以確保符合性能和工藝要求。

綜上所述，系統硬件結構框圖如圖1所示[5]。

參考文獻

[1]王學龍.嵌入式Linux系統設計與應用[M].北京:清華大學出版社,2001

[2]余斌.基于OpenGL的數控加工仿真系統的研究與開發[D].四川大學,2002

[3]董笑菊,劉競宇,顧國昌.基于OpenGL的運動視景仿真的實現[J].計算機工程,1999(12):25-26

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

[5]宋國軍.MPC8XX嵌入式LINUX底層開發應用研究[D].上海大學,2005