主處理板上設(shè)計(jì)有SDRAM存儲(chǔ)器、系統(tǒng)FLASH存儲(chǔ)器、64位用戶(hù)FLASH存儲(chǔ)器和NVSRAM存儲(chǔ)器。其容量配置見(jiàn)表1。

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　　2.2.4.1 SDRAM

　　在本設(shè)計(jì)中，SDRAM用于存放操作系統(tǒng)臨時(shí)數(shù)據(jù)以及應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)和代碼，為程序的運(yùn)行和保存臨時(shí)文件提供空間。SDRAM的管理由me-mory控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。橋接器PC107提供了高速SDRAM控制器，數(shù)據(jù)寬度配置為64位。PC107的SDRAM接口特點(diǎn)：SDRAM器件必須與SDRAM的JEDEC規(guī)范兼容，32位和64位數(shù)據(jù)可選寬度，支持頁(yè)面式訪(fǎng)問(wèn)，支持8個(gè)物理bank，最大支持1GB的存儲(chǔ)大小。本設(shè)計(jì)中SDRAM的總?cè)萘繛?12MB，總線(xiàn)時(shí)鐘設(shè)計(jì)為100MHz。

　　由于SDRAM時(shí)鐘總線(xiàn)的頻率較高，為了提高模塊的抗干擾能力和電磁兼容性，在PCB布局布線(xiàn)，包括走線(xiàn)長(zhǎng)度、布線(xiàn)路徑、阻抗匹配、線(xiàn)長(zhǎng)線(xiàn)寬及間距等方面提出嚴(yán)格要求，并且在PCB制作前期通過(guò)仿真對(duì)信號(hào)完整性進(jìn)行分析，確保電路的可行性。

　　2.2.4.2 FLASH

　　本設(shè)計(jì)中FLASH分為系統(tǒng)FLASH和應(yīng)用FLASH。系統(tǒng)FLASH地址分配在存儲(chǔ)空間的高端，用于系統(tǒng)的啟動(dòng)，系統(tǒng)FLASH上駐留BootRom引導(dǎo)程序、上電BIT測(cè)試程序、FLASH在板編程程序及操作系統(tǒng)。容量為4MB，8位數(shù)據(jù)寬度。應(yīng)用FLASH用于儲(chǔ)存應(yīng)用程序，總?cè)萘繛?56MB，64位數(shù)據(jù)寬度。

　　2. 2. 4.3 NVSRAM

　　NVRAM是非易失存儲(chǔ)器，用于存放系統(tǒng)重要信息，32kB存儲(chǔ)容量，8位數(shù)據(jù)寬度。

　　2.2.5 復(fù)位

　　主處理板硬件復(fù)位包括兩種：a.上電復(fù)位：外部電源5V電壓低于4.65V時(shí)，該主處理板處于復(fù)位狀態(tài)，外部電源5V電壓高于4.65V后，產(chǎn)生大于200ms復(fù)位，復(fù)位整個(gè)硬件，同時(shí)驅(qū)動(dòng)CPCI總線(xiàn)復(fù)位信號(hào);b.手動(dòng)復(fù)位輸入：由外部手動(dòng)復(fù)位引起，復(fù)位整個(gè)硬件，同時(shí)驅(qū)動(dòng)CPCI總線(xiàn)復(fù)位信號(hào)。

　　2.2.6 看門(mén)狗

　　主處理板具有看門(mén)狗功能，當(dāng)看門(mén)狗功能失效后，產(chǎn)生看門(mén)狗中斷，上電默認(rèn)為禁止。在FPGA內(nèi)部設(shè)置看門(mén)狗使能寄存器，可以通過(guò)軟件使能或禁止看門(mén)狗，看門(mén)狗定時(shí)器報(bào)警后產(chǎn)生中斷?？撮T(mén)狗定時(shí)周期由硬件設(shè)置。

　　2.2.7 FPGA

　　FPGA主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的復(fù)位、中斷管理和相關(guān)接口的時(shí)序和邏輯控制。本設(shè)計(jì)采用Xilinx的Virtex系列芯片，該系列FPGA片內(nèi)含有豐富的寄存器/鎖存器、同步、異步置位/復(fù)位信號(hào)、鎖相環(huán)等。這款FPGA有30萬(wàn)門(mén)，260個(gè)IO管腳，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。使用FPGA的另一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是可以不斷地完善程序，進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)編程。

　　2.2.8 定時(shí)器

　　PC107內(nèi)部提供4路32位定時(shí)器，定時(shí)時(shí)鐘為PC107的輸入時(shí)鐘的1/8，精度±50ppm：時(shí)鐘中斷輸入到處理器。其中定時(shí)器1作為操作系統(tǒng)定時(shí)時(shí)鐘，其它3路定時(shí)器作為應(yīng)用程序操作時(shí)鐘，可通過(guò)軟件對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，最小定時(shí)周期為1ms。

　　2.3 外圍接口功能模塊

　　2.3.1 以太網(wǎng)接口

　　主處理板提供10MB/100MB自適應(yīng)的快速以太網(wǎng)接口，該以太網(wǎng)接口的設(shè)計(jì)基于橋接器PC107控制的PCI總線(xiàn)，基本框圖如圖2所示。主要由以太網(wǎng)控制器、網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器和RJ45三部分組成。其中以太網(wǎng)控制器采用Intel公司的高集成度、高性能、低功耗10/100Mbps快速以太網(wǎng)控制芯片，專(zhuān)用于局域網(wǎng)到桌面的解決方案，如作為服務(wù)器、個(gè)人計(jì)算機(jī)和移動(dòng)平臺(tái)的入網(wǎng)接口，符合LOM(LAN On Motherboard)設(shè)計(jì)規(guī)范。以太網(wǎng)控制器通過(guò)片上的命令和狀態(tài)寄存器經(jīng)由PCI總線(xiàn)和處理器MPC7410通信，包含了MAC控制器和物理層接口，可工作在半雙工模式和全雙工模式。

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　　以太網(wǎng)控制器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器驅(qū)動(dòng)RJ45網(wǎng)線(xiàn)接口，用來(lái)支持10/100BASE-T，實(shí)現(xiàn)與外界通信。

　　2.3.2 RS232串口

　　RS232串口的使用使本設(shè)計(jì)更具通用性，可以和具有相同類(lèi)型串口的設(shè)備進(jìn)行通信。主處理板提供兩路RS232串行接口，用于與開(kāi)發(fā)平臺(tái)的通訊，串口部分通過(guò)EXAR公司的UART通訊控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)，它帶有16字節(jié)的FIFO和半雙工控制，最大傳輸速率1.5Mbps。

　　2.3.3 PMC擴(kuò)展接口

　　主處理板支持2個(gè)64bit/66MHz的PMC擴(kuò)展接口，該接口滿(mǎn)足PCI2.2規(guī)范，可根據(jù)不同的系統(tǒng)需求進(jìn)行擴(kuò)展，如千兆網(wǎng)卡、數(shù)據(jù)采集卡、顯卡、電子盤(pán)等，使系統(tǒng)應(yīng)用更加靈活。

　　2.4 CPCI總線(xiàn)功能模塊

　　主處理板基于CPCI總線(xiàn)，CPCI總線(xiàn)的電氣特性與PCI總線(xiàn)相同。目前CPCI已經(jīng)取代VME以及STD工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，成為工業(yè)界的新一代標(biāo)準(zhǔn)。主處理板遵從Eurocard工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，定義了6U(233.35mm×160mm)板尺寸，CPCI板連接器共有5個(gè)插座，J1～J5。規(guī)范定義了J1和J2的信號(hào)線(xiàn)

　　管腳，J3～J5為自定義插座，如圖3所示。

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　　本設(shè)計(jì)中用PLX公司的PCI-to-PCI橋芯片實(shí)現(xiàn)CPCI總線(xiàn)接口。該芯片提供標(biāo)準(zhǔn)的33MHz～66MHz的PCI總線(xiàn)接口，支持32位/64位PCI設(shè)計(jì)，該芯連接PCI設(shè)備不需要額外的驅(qū)動(dòng)電路和邏輯，可直接和主處理板內(nèi)部PCI信號(hào)直接連接。

　　3 底層軟件

　　主處理板移植性能穩(wěn)健的VxWorks操作系統(tǒng)，它對(duì)很多設(shè)備提供支持，且設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序都采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊之間功能明確、接口規(guī)范。

　　主處理板的底層軟件由兩個(gè)部分組成：BootRom引導(dǎo)代碼和VxWorks操作系統(tǒng)映像。系統(tǒng)上電先啟動(dòng)BootRom引導(dǎo)程序，然后把引導(dǎo)代碼段和數(shù)據(jù)段從Flash拷至SDRAM中，引導(dǎo)代碼執(zhí)行后跳轉(zhuǎn)到VxWorks映像執(zhí)行。本系統(tǒng)采用網(wǎng)口加載VxWorks映像，這種啟動(dòng)形式有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)硬件，方便調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)等。

　　BootRom引導(dǎo)代碼固化在主處理板的Flash上，作用是將主處理板的最小系統(tǒng)啟動(dòng)起來(lái)，以完成加載和執(zhí)行VxWorks映像的目的。BootRom相對(duì)于VxWorks映像來(lái)說(shuō)功能比較簡(jiǎn)單，大小易于控制。BootRom成功運(yùn)行后，啟動(dòng)了保護(hù)模式和文件系統(tǒng)支持，驅(qū)動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)、串口等輔助設(shè)備，消除了硬件環(huán)境對(duì)程序映像的限制，使得VxWorks應(yīng)用程序的制作和加載變得自由隨意。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　CPCI總線(xiàn)是高速同步共享總線(xiàn)，基于此標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的主處理板設(shè)計(jì)采用高性能的RISC微處理器MPC7410，并且移植VxWorks操作系統(tǒng)，保證了基于CPCI總線(xiàn)的主處理板的穩(wěn)定性和可靠性。此外，主處理板還提供多種標(biāo)準(zhǔn)接口，能方便實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中其他擴(kuò)展板如以太網(wǎng)卡、數(shù)據(jù)采集卡、顯卡、電子盤(pán)等的系統(tǒng)控制、管理及信息交換，提高系統(tǒng)性能。本主處理板現(xiàn)已應(yīng)用于某型號(hào)顯控處理機(jī)，它還適用于任何CPCI總線(xiàn)系統(tǒng)，可在聲吶、雷達(dá)、顯控等軍用或民用信號(hào)處理領(lǐng)域發(fā)揮作用。