基于MPC8280的智能串口模塊設計
摘要:基于MPC8280的智能串口模塊用于擴展CompactPCI計算機系統(tǒng)的串行通信接口。在模塊設計中,通過使用HB6芯片,實現(xiàn)非透明PCI橋;通過外接收發(fā)電路,實現(xiàn)PowerPC微處理器自帶的四路RS 422接口。該智能模塊具有單獨處理能力,在基于CompactPCI總線的系統(tǒng)中既可作主模塊又可作從模塊。該模塊已經(jīng)投入使用,在使用過程中性能穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞:PowerPC;HB6;RS 422;CompactPCI
隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展,微處理器的處理能力大幅提升。嵌入式處理器在通信設備、消費電子、軍用電子等領域的應用越來越廣泛。在軍用電子領域,微處理器的處理速度、功耗及工作溫度更是有嚴格的要求。
計算機系統(tǒng)中串口模塊智能化已經(jīng)成為趨勢,為了能夠更好地對各種設備和接口進行控制,逐漸開始在模塊中使用微處理器,并移植嵌入式操作系統(tǒng)進行控制管理。該模塊使用了PowerPC家族中的MPC8280作微處理器,搭配HB6進行了非透明橋設計,并在本板上移植了實時操作系統(tǒng)VXWORKS。
1 硬件設計
智能串口模塊是基于G2處理器MPC8280的6U尺寸CPCI總線模塊,符合PICMIG2.0R3.O。處理器采用Freescale公司MPC8280,主頻450 MHz,最高處理性能885 MIPS,內(nèi)嵌高速緩沖器(指令16 KB,數(shù)據(jù)16 KB),支持32位整型運算及硬件單/雙精度浮點運算,最大功耗為2.3W;提供板載64位128 MB SDRAM,64位32 MB FLASH,E2PROM等存儲設備。
I/O接口方面提供了四個串行接口,支持異步/同步方式,支持RS 232/RS 422電氣接口標準。其中,異步方式的單口最大速率115.2 Kb/s,同步方式的單口最大速率1 Mb/s(實際性能根據(jù)系統(tǒng)負荷決定);提供一個USB 1.1標準接口,與串行接口4復用信號;提供一個系統(tǒng)控制臺接口,接口符合串行異步RS 232標準,速率為9 600 b/s;提供兩個以太網(wǎng)接口,支持10/100 Mb/s及半/全雙工白適應,接口定義符合PICMG 2.16標準定義。
CPCI總線接口采用非透明橋設計,使用PCI6254芯片,配置其工作在通用模式下,總線為32 b數(shù)據(jù)寬度,33 MHz總線時鐘。
該智能串口模塊最大可提供四個RS 422接口(可跳線選擇為RS 232),兩個10/100 Mb/s及半/全雙工自適應以太網(wǎng)接口,可滿足大多數(shù)軍用計算機系統(tǒng)的通信需求。采用非通明PCI橋設計,使之與主板的通信智能化,可應用于要求苛刻、環(huán)境惡劣的機載、車載、艦載計算機系統(tǒng)中。模塊原理框圖如圖1所示。
1.1 通信接口設計
MPC8280專為串行通信優(yōu)化而內(nèi)嵌通信處理器(CPM)。CPM是一個32位RISC通信處理器(CP),有自己的ROM和RAM,存放著自己的微代碼,它可以為需要通信能力的設備提供一個靈活、完整的解決方案,同時降低系統(tǒng)頻率和能耗。CP提供了多個綜合的通信通道,可以處理低層次的協(xié)議。
CPM模塊提供的對外接口如表1所示。
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