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摘要 嵌入式系统的硬件开发要求设计者对硬件资源非常熟悉，并能针对项目中的具体应用，综合考虑系统需求、性能指标、成本等多方面因素，进行总体规划，从而得出已有条件下的最佳方案。文中嵌入式系统的设计具体涉及到CPU的选型及内存、Flash和外围接口的确定等内容[1]。
关键词 嵌入式LINUX；开发平台；选择；外围接口
中图分类号：TP316 文献标识码：A 文章编号：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
Author’s address Qingdao University of Science and Technology, Qingdao, Shandong 266061
1 微处理器的选择
所有硬件选择中，最关键的就是嵌入式处理器的定型，因为它决定了整个系统的基本性能和其他外围硬件的选用。现在市场上的嵌入式微处理器主要有X86、ARM、PowerPC、MIPS等体系结构，一般都体积较小，能耗低，并采用RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机）架构。
由于电信设备发展很快，新设备、新功能层出不穷，电信设备生产商往往希望产品性能稳定、功能强大的同时，又要安全可靠、升级方便。PowerPC（PPC）系列处理器成熟稳定，通信及图像处理能力强，接口灵活方便，兼容性好，且生产商均为世界著名芯片商如IBM、Motorola、Intel，长期供货有保障，特别适合嵌入式信息终端的要求。因此，本平台选用Motorola PowerPC 823e作为微处理器，它具有如下特点[2-4]：1）高性能的32位嵌入式MPC8xx核心，提供60～81 MHz主频以供选择；2）32位RISC的通信处理器CPM（Communication Processor Module）做图像压缩解压的信号处理；3）7个串行通道，SCC（Serial Communication Controller）、SMC（Serial Management Controller）各2个，I2C、USB、SPI（Serial Peripheral Interface）各1个；4）支持BDM（Background Debug Mode）在线调试模式；5）集成存储控制器；6）LCD控制器；7）支持低电压省电模式；8）中断控制；9）定时时钟；10）256脚FBGA封装。
正因为有了RISC的CPM通信处理器，使得PowerPC 823e处理图像、数据通信方面尤为得心应手，充分满足信息终端类产品对视觉效果和界面丰富性的要求；其在提供对外接口上，也显得非常灵活，支持几乎现行的所有外设，而且允许二次开发时根据需要再分配接口；其省电特性也很好地适应了嵌入式设备的低功耗要求，在硬件调试及中断编程控制方面又有着周到而成熟的设计。
2 存储设备
嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它要求硬件设计紧凑，软件代码精简，因而它不使用大容量的硬盘，而大多采用闪存（Flash Memory）或者是DOC（Disk On Chip）。它们体积小，可靠性高，掉电后不丢失数据，通常用于存放系统的软件代码和重要的配置参数。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。
在嵌入式系统中，内存也必不可少。其中，SDRAM芯片的数据传输速度已极高，价格也较SRAM便宜，因而选用美光公司的2片容量为16 M的SDRAM芯片。
3 网络接口
考虑到信息终端的上网速度及网络铺设情况，选择ADSL网络连接。它是在原有普通电话线上的一种高速、宽带技术，其速率比ISDN高得多，下行速率可达8 Mbps，话音部分连入PSTN网，数据部分则通过宽带ATM平台传输。目前其已成为主流的高速接入方式。
4 人机接口
为了让用户在操作该款信息终端时，也能享受到和桌面PC机一样的方便和快捷，除了普通公用电话的话机接口和读卡器插槽外，还设计10.4～12.1英寸彩色LCD显示屏接口、与标准键盘相仿的按键操作以及预留USB接口用来扩展打印机等设备。接口功能强大的PowerPC 823e直接对这些I/O口控制器进行读写，极大地方便了各个设备的硬件实现。
5 调试和测试口
在开发调试阶段，往往需要一些特殊的端口，应该在设计时就预先考虑好。如硬件板制成后，需要通过它的BDM调试口烧写启动引导代码；每次启动时，需要通过监控串口将板上的信息定向输出到开发主机串口终端上；样机成形后，批量生产时需要通过TAP（Test Access Port）口对硬件板进行测试，以确保符合性能和工艺要求。
综上所述，系统硬件结构框图如图1所示[5]。
参考文献
[1]王学龙.嵌入式Linux系统设计与应用[M].北京:清华大学出版社,2001
[2]余斌.基于OpenGL的数控加工仿真系统的研究与开发[D].四川大学,2002
[3]董笑菊,刘竞宇,顾国昌.基于OpenGL的运动视景仿真的实现[J].计算机工程,1999(12):25-26
[4]周江华,蔡忠闽,李宏,等.基于OpenGL的制造系统虚拟仿真环境研究[J].测控技术,2000(9):22-25
[5]宋国军.MPC8XX嵌入式LINUX底层开发应用研究[D].上海大学,2005
关键词 嵌入式LINUX；开发平台；选择；外围接口
中图分类号：TP316 文献标识码：A 文章编号：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
Author’s address Qingdao University of Science and Technology, Qingdao, Shandong 266061
1 微处理器的选择
所有硬件选择中，最关键的就是嵌入式处理器的定型，因为它决定了整个系统的基本性能和其他外围硬件的选用。现在市场上的嵌入式微处理器主要有X86、ARM、PowerPC、MIPS等体系结构，一般都体积较小，能耗低，并采用RISC（Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机）架构。
由于电信设备发展很快，新设备、新功能层出不穷，电信设备生产商往往希望产品性能稳定、功能强大的同时，又要安全可靠、升级方便。PowerPC（PPC）系列处理器成熟稳定，通信及图像处理能力强，接口灵活方便，兼容性好，且生产商均为世界著名芯片商如IBM、Motorola、Intel，长期供货有保障，特别适合嵌入式信息终端的要求。因此，本平台选用Motorola PowerPC 823e作为微处理器，它具有如下特点[2-4]：1）高性能的32位嵌入式MPC8xx核心，提供60～81 MHz主频以供选择；2）32位RISC的通信处理器CPM（Communication Processor Module）做图像压缩解压的信号处理；3）7个串行通道，SCC（Serial Communication Controller）、SMC（Serial Management Controller）各2个，I2C、USB、SPI（Serial Peripheral Interface）各1个；4）支持BDM（Background Debug Mode）在线调试模式；5）集成存储控制器；6）LCD控制器；7）支持低电压省电模式；8）中断控制；9）定时时钟；10）256脚FBGA封装。
正因为有了RISC的CPM通信处理器，使得PowerPC 823e处理图像、数据通信方面尤为得心应手，充分满足信息终端类产品对视觉效果和界面丰富性的要求；其在提供对外接口上，也显得非常灵活，支持几乎现行的所有外设，而且允许二次开发时根据需要再分配接口；其省电特性也很好地适应了嵌入式设备的低功耗要求，在硬件调试及中断编程控制方面又有着周到而成熟的设计。
2 存储设备
嵌入式系统有别于一般的计算机处理系统，它要求硬件设计紧凑，软件代码精简，因而它不使用大容量的硬盘，而大多采用闪存（Flash Memory）或者是DOC（Disk On Chip）。它们体积小，可靠性高，掉电后不丢失数据，通常用于存放系统的软件代码和重要的配置参数。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。
在嵌入式系统中，内存也必不可少。其中，SDRAM芯片的数据传输速度已极高，价格也较SRAM便宜，因而选用美光公司的2片容量为16 M的SDRAM芯片。
3 网络接口
考虑到信息终端的上网速度及网络铺设情况，选择ADSL网络连接。它是在原有普通电话线上的一种高速、宽带技术，其速率比ISDN高得多，下行速率可达8 Mbps，话音部分连入PSTN网，数据部分则通过宽带ATM平台传输。目前其已成为主流的高速接入方式。
4 人机接口
为了让用户在操作该款信息终端时，也能享受到和桌面PC机一样的方便和快捷，除了普通公用电话的话机接口和读卡器插槽外，还设计10.4～12.1英寸彩色LCD显示屏接口、与标准键盘相仿的按键操作以及预留USB接口用来扩展打印机等设备。接口功能强大的PowerPC 823e直接对这些I/O口控制器进行读写，极大地方便了各个设备的硬件实现。
5 调试和测试口
在开发调试阶段，往往需要一些特殊的端口，应该在设计时就预先考虑好。如硬件板制成后，需要通过它的BDM调试口烧写启动引导代码；每次启动时，需要通过监控串口将板上的信息定向输出到开发主机串口终端上；样机成形后，批量生产时需要通过TAP（Test Access Port）口对硬件板进行测试，以确保符合性能和工艺要求。
综上所述，系统硬件结构框图如图1所示[5]。
参考文献
[1]王学龙.嵌入式Linux系统设计与应用[M].北京:清华大学出版社,2001
[2]余斌.基于OpenGL的数控加工仿真系统的研究与开发[D].四川大学,2002
[3]董笑菊,刘竞宇,顾国昌.基于OpenGL的运动视景仿真的实现[J].计算机工程,1999(12):25-26
[4]周江华,蔡忠闽,李宏,等.基于OpenGL的制造系统虚拟仿真环境研究[J].测控技术,2000(9):22-25
[5]宋国军.MPC8XX嵌入式LINUX底层开发应用研究[D].上海大学,2005