Rabbit FLEX硬件應(yīng)用新思路

摘要：    現(xiàn)代科技快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)呈現(xiàn)多樣化。本文首先簡單闡述了硬件設(shè)計(jì)的發(fā)展變化，然后分析了Rabbit FLEX的結(jié)構(gòu)和制造過程。

關(guān)鍵詞：    Rabbit FLEX；硬件設(shè)計(jì)；嵌入式系統(tǒng)

現(xiàn)代科技的快速和深入發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的硬件設(shè)計(jì)形式也呈現(xiàn)了多樣化。從芯片到基于芯片的功能模塊解決方案，從多芯片功能集成到單芯片的多功能SOC化，從軟硬件產(chǎn)品分家(硬件、軟件、用戶是三個(gè)主體)到軟硬件獨(dú)家提供，所有的一切發(fā)展和變化，無非是為了揚(yáng)長避短，充分發(fā)揮各種優(yōu)勢，在產(chǎn)品開發(fā)過程中，爭取更短的上市時(shí)間，發(fā)揮更強(qiáng)的性價(jià)比優(yōu)勢，要求最好的穩(wěn)定性能，最大可能的降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，希望更長的器件供應(yīng)生存期等等。Digi公司的嵌入式產(chǎn)品—Rabbit FLEX，在這些方面，充分體現(xiàn)了以上的特點(diǎn)，并且從利用它來做最終用戶產(chǎn)品的角度，可以看到一些現(xiàn)代的、全新的硬件設(shè)計(jì)新思路。

Rabbit FLEX的結(jié)構(gòu)

Rabbit FLEX作為Digi公司的一款新型嵌入式產(chǎn)品，它是基于Rabbit3000微處理器構(gòu)造而成。簡單看，它就是一款硬件可配置式的單板機(jī)。先由Rabbit3000和一些基本的SRAM、FLASH構(gòu)成通用功能模塊PowerCore，再由該模塊和其他應(yīng)用功能器件底板疊加組合而成。

Rabbit3000 是專門為嵌入式控制、通信和以太網(wǎng)連接而設(shè)計(jì)的微處理器，它的工作主頻達(dá)到54MHz，工作電壓為3.3V(I/O口可承受5V)，具有6個(gè)高速率串口(帶IrDA功能)，56個(gè)功能復(fù)用的數(shù)字I/O口，積分編碼器，脈寬調(diào)制輸出，脈沖捕獲和測量能力，集成的SRAM和FALSH外設(shè)直接接口，帶后備電池的實(shí)時(shí)時(shí)鐘，緊湊的指令集和高時(shí)鐘速度驚人地提高了數(shù)學(xué)、邏輯運(yùn)算和 I/O 速度，非常低的電磁干擾性能和低功耗性能，應(yīng)用軟件開發(fā)對 C語言友好，代碼緊湊高達(dá)1MB代碼數(shù)據(jù)空間的直接軟件支持。

PoweCore3800通用功能模塊，如圖1，它既繼承了Rabbit 3000的性能，又有效擴(kuò)展了相應(yīng)的應(yīng)用功能。PowerCore3800的時(shí)鐘速度可達(dá)51.6MHz，板載電源10~60 VAC和8~43 VDC，板載模擬特性包括交流交叉、斜波發(fā)生器、溫度傳感器，高達(dá)1MB的 Flash， 1MB 的SRAM (512K 代碼 / 512K數(shù)據(jù))，多達(dá)39個(gè)GPIO口，集成10/100 Base-T自適應(yīng)以太網(wǎng)接口。

圖1 PowerCore 3800 通用功能模塊

Rabbit FLEX最大特色就是底板的尺寸、形狀、對外接口位置已經(jīng)確定，只是底板上已經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)了多種可選電路，通過貼裝不同的功能器件，就可以達(dá)到不同的應(yīng)用功能。也就是說，Rabbit FLEX完全是可以按用戶需來定制的硬件可配置單板機(jī)，用戶可根據(jù)自己的應(yīng)用需求購買必要的功能，無需制造多余的功能，Rabbit FLEX除了具備PowerCore的通用功能外，還提供了如下應(yīng)用功能的選配：

* 串口通信：RS232 / RS485 / RabbitNet；
* A/D轉(zhuǎn)換功能 (8位，16通道)；
* D/A轉(zhuǎn)換功能 (8位，2通道)；
* 功能復(fù)用的數(shù)字I/O口 (多達(dá)40個(gè))；
* 鍵盤接入(如：2 x 6, 4 x 4, m+n≤8)；
* LCD接入(基于字符型的)。

Rabbit FLEX的制造過程

Rabbit FLEX雖然功能豐富，最終用戶要利用它制成獨(dú)特功能的單板機(jī)還需要進(jìn)行二次開發(fā)。用戶二次開發(fā)產(chǎn)品是很容易實(shí)現(xiàn)的，Rabbit FLEX的制造過程如圖2所示。

圖2  Rabbit FLEX 制造過程

從圖2中我們可以看出，用戶只要按需選配要求的功能，通過網(wǎng)站提交XML形式的設(shè)計(jì)文件后，Digi公司根據(jù)XML設(shè)計(jì)文件從兩方面去實(shí)現(xiàn)，一方面產(chǎn)生此款Rabbit FLEX的應(yīng)用軟件庫LIB，另一方面，工廠根據(jù)生產(chǎn)文件來生產(chǎn)、組裝、測試等，當(dāng)測試和質(zhì)檢通過后，就發(fā)貨給用戶。用戶同時(shí)得到硬件成品和應(yīng)用軟件開發(fā)的LIB庫。整個(gè)過程，最快一周就可以完成。而且，用戶在第一次得到Rabbit FLEX后，在最終產(chǎn)品的開發(fā)、制造過程中發(fā)現(xiàn)還需增加或減少功能，重復(fù)以上過程就可以在最短時(shí)間內(nèi)滿足最終需求，從而可以大批量購買Rabbit FLEX和生產(chǎn)具有用戶特色的最終產(chǎn)品。 
當(dāng)然，Rabbit FLEX不僅僅體現(xiàn)在其硬件產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)和靈活方面。在應(yīng)用軟件開發(fā)上面，還有單獨(dú)針對Rabbit微處理的Dynamic C應(yīng)用軟件開發(fā)平臺(tái)。從Dynamic C 本身的角度看，它是工業(yè)化的動(dòng)態(tài) C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，而且其擴(kuò)展了C語言的功能(提供比如：shared/protected 變量、costatements 和 cofunctions等) ，具有大量的各種應(yīng)用的例程和函數(shù)庫，很容易在不同型號(hào)Rabbit芯片間遷移的通用性平臺(tái)。它具有完整的編輯、編譯、裝載、調(diào)試一體化功能，C代碼與匯編代碼混合編譯，全程斷點(diǎn)、單步運(yùn)行等調(diào)試功能。無需第三方的工具和在線仿真器，通過串口電纜直接下載和調(diào)試目標(biāo)程序。而Rabbit FLEX在制造過程中，生成的軟件庫LIB就是基于Dynamic C的針對此款Rabbit FLEX產(chǎn)品的應(yīng)用軟件開發(fā)的底層軟件庫和軟件框架。

硬件設(shè)計(jì)的新思路

從Rabbit FLEX的結(jié)構(gòu)到制造過程中，我們不難看出，有其獨(dú)特的靈活性和硬件設(shè)計(jì)的創(chuàng)新思想。傳統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)思路，一般是用戶根據(jù)應(yīng)用進(jìn)行微處理器選型，外設(shè)功能芯片選型，原理設(shè)計(jì)，硬件原形設(shè)計(jì)，軟件開發(fā)調(diào)試等。往往還需要如此反復(fù)幾次，最后才能使軟硬件整合起來。這樣的嵌入式產(chǎn)品的硬件設(shè)計(jì)開發(fā)過程，顯然開發(fā)周期較長，性價(jià)比不高，而且其可靠性穩(wěn)定性還有待考驗(yàn)。當(dāng)然，在傳統(tǒng)的思路上，也有部分硬件設(shè)計(jì)過程的改變，就如Digi的基于Rabbit的系列RCM模塊，用戶可以購買Digi成熟的高品質(zhì)的模塊產(chǎn)品，再擴(kuò)展用戶自己獨(dú)特功能而制造出最終產(chǎn)品。從用戶開發(fā)產(chǎn)品的角度，顯然在模塊功能的開發(fā)、測試上節(jié)省了不少投入，但最終產(chǎn)品的開發(fā)上，還是需要不少的整合過程。

而Rabbit FLEX提供給我們的硬件設(shè)計(jì)新思路就是借鑒了軟件可配置、可選配的思想，硬件產(chǎn)品也可以配置、可選配，而且在硬件功能選配的過程中，其配套的軟件功能也同時(shí)具備和形成。這里還體現(xiàn)出軟硬件獨(dú)家提供的優(yōu)勢，由于沒有第三方的參與，那就沒有了設(shè)計(jì)開發(fā)過程中的多方參與和磨合，只有原供廠家和用戶的合作。這樣，大大節(jié)約了成本，只要為所需的硬件功能付出費(fèi)用，同時(shí)，也減少了產(chǎn)品上市時(shí)間，無需軟硬件開發(fā)測試過程，完全降低了設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，選配功能的Rabbit FLEX都是高品質(zhì)生產(chǎn)的。

結(jié)語

在嵌入式產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)過程中，從傳統(tǒng)思路到創(chuàng)新的思路和方法，無非是為了贏得最終產(chǎn)品的競爭力，力爭創(chuàng)造最大的利潤和價(jià)值。Digi公司的Rabbit FLEX的創(chuàng)新思路具備了這些優(yōu)點(diǎn)，這不僅使其本身具有市場的競爭力，而且使得利用它來開發(fā)的最終用戶產(chǎn)品也具有市場的競爭力。更重要的是，它給同類產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)開發(fā)思路提供了有利借鑒。

參考文獻(xiàn)：
1． http://www.rabbitsemiconductor. com/products/RabbitFLEX/ 
2. ‘Rabbit3000 Microprocessor　Datasheet’，Rabbit Semiconductor，2001. 
3. ‘Rabbit FLEX Data Sheet’，Rabbit Semiconductor，2005. 
4. ‘Dynamic C User's Manual’，Rabbit Semiconductor，2005.