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基于一种嵌入式的PIII计算机系统是如何设计实现

嵌入式PC模块的布局,阐述了一种快速开拓嵌入式谋略机系统的思路,并具体描述了一种基于嵌入式PC的PIII谋略机系统的组织布局和设计实现历程。

今朝嵌入式谋略机系统利用出现多样化、小型化、多层次的趋势,在工业现场和军事用途中扮演着越来越紧张的角色。跟着各类利用对操作系统和软件要求的日益前进,使得具有广泛适应性的PC构架的嵌入式谋略机系统倍受青睐。尤其是Compact PCI总线在工业和军用领域的广泛利用,为PC构架的嵌入式谋略机系统供给了更多的利用情况。然而,对付一个谋略机系统来说,主机的开拓周期一样平常都较长,也较为繁杂。Compulab公司开拓的系列嵌入式PC模块为开拓 PC构架的嵌入式谋略机系统供给了新思路。即以嵌入式PC为核心,经由过程各类总线桥接电路开拓出适应各类总线要求的嵌入式谋略机;同时也为迅速前进各类嵌入式谋略机系统的机能供给一条行之有效的道路。 本文先容以Compulab公司的系列嵌入式PC模块为核心的嵌入式谋略机系统的一个设计实例。

1. Compulab 786Core

以色列Compulab临盆的786Core是一种小型的、功能很强的高性价比单板嵌入式PC模块

它适用于各类以PC构架为根基的嵌入式利用中。786Core设置设置设备摆设摆设了运行Windows、Linux、VxWorks和DOS等操作系统所需的各类芯片组,并配备了响应的BIOS。嵌入式PC模块786Core具有体积小、功能强等特征。全部模块面积仅99mm&TImes;69mm,却集成了 PenTIumIII/Celeron400~700MHz CPU、32~256M SDRAMLPC、5V兼容的PCI及AC97总线节制,同时还供给VGA/SXGA、两个USB接口、两个PS/2接口、两个10Mbps/100Mbps以太网接口、ATA IDE接口、软驱接口、一个 RS 232和一个RS 422串口。为了适应嵌入式利用,786Core还内置了嵌入式BIOS。786Core的体系布局框图见

786Core强大年夜和机动的功能为嵌入式谋略机系统设计者供给了较为广阔的设计空间。尤其是经由过程PCI总线开拓出的Compact PCI总线体系布局,加倍扩展了该嵌入式系统的功能和利用领域。然而,因为Compact PCI总线的电气机能和协议的特殊性,基于该总线的设备开起事度可想而知。平日采纳多种PCI桥接逻辑,将Compact PCI总线上的操作转换成其他较为简单的总线操作。

2.

基于786Core的嵌入式谋略机系统设计与实现嵌入式PC模块的呈现和成长,以及基于PCI总线的各类桥接电路的广泛利用,使得嵌入式谋略机系统的开拓周期大年夜大年夜缩短,并直接前进了系统的实用性和软件利用的机动性。

2.1 系统组织与布局图2描述一个以PIII CPU为核心的高机能嵌入式谋略机系统。它包括16路差分输入A/D、4路RS-232/422串口和双8139以太网节制器,以及与机箱响应的抗恶劣情况电源。该系统的所有模块均为标准的3U尺寸,机箱为加固的4槽3U机箱。因为嵌入式PC模块供给的 PCI总线不能供给足够的负载能力,是以主机模块必须为其增添一个PCI-PCI的桥接芯片--Intel S21152BB。该芯片供给的PCI总线可支持四个PCI设备。而总线上的设备对付Compact PCI总线来说必须且只能是独一的负载。假如要增添负载,则必须有一个桥接芯片扩展总线的负载能力。如图2中的双网模块。因为该模块中的两个以太网节制器RTL8139D为PCI总线的负载,首先经由过程PCI-PCI桥接芯片 --Intel S21152BB将总线扩展,再完成两个以太网卡的功能。别的,作为Compact PCI总线系统,所有模块包括系统底板 (BACKPLANE)均按照Compact PCI规范PCIMG2.0 R2.1设计,包括终端匹配电阻的设计(如图2)、底板时钟和中断设计以及其他电气机能的设计。

2.2 扩展模块的设计与实现本系统中,除主机模块外还有三个扩展模块,它们分手完成系统对模拟旌旗灯号的采样及处置惩罚(AD模块)、系统与其他设备的通信(4串口模块)以及系统与Internet的连接(双网模块)。本系统中除了上文指出的双网模块必要PCI-PCI的桥接芯片外,AD模块和串口模块与 CPCI总线连接同样必要桥接芯片AMCC S5920的支持(如图2所示)。AMCC S5920是单一芯片的多功能设备,它为设计者供给了一条机动而简便的通往PCI总线的蹊径。经由过程应用S5920,模块设计者无须斟酌PCI总线的各类电气机能和时序的特殊要求,只需根据S5920转换后的类似ISA 的TTL电平的ADD-ON总线进行设计即可。作为PCI上的目标设备,S5920可供给132Mbps的数据传输率,兼容33MHx的PCI总线和高达 40MHz的ADD-ON总线,由它转换出的ADD-ON总线可支持8、16和32位的数据宽度。

(1)AD模块支持16路模拟差分输入,旌旗灯号的采样及AD转换由AD976完成,采样结果由单片机89C52平滑处置惩罚后经由过程光电隔离器件发送到 CPLD,再由CPLD寄放于静态RAM中供上位机读取。该模块占用32字节8位宽I/O空间,用于寄放16路16位精度的AD采样结果。(2)串口模块经由过程CD1865支持4路RS-232/422串口,占用512字节8位宽I/O空间、1路中断。

2.3 软件设计本系统采纳VxWorks嵌入式操作系统。它是今朝所有自力于处置惩罚器的实时系统中最具特色的操作系统之一。VxWorks的微内核 Wind是一个具有较高机能的、标准的嵌入式实时操作系统内核。其主要特征包括:快速多义务切换、抢占式义务调整、义务间通信手段多样化等。该内核具有义务切换光阴短、中断延迟小、收集流量大年夜等特征,与其他嵌入式实时操作系统比拟具有必然的上风。 所有模块的驱动法度榜样均在VxWorks下开拓,开拓情况为 Tornado II。它是嵌入式实时领域里最新一代的开拓调试情况,是实现嵌入式实时利用法度榜样的完备的软件开拓平台。本系统各个模块的驱动法度榜样均用C说话编写,并在Tornado II下编译成.O文件用以供给给用户作为二次开拓的中心件。操作系统及利用法度榜样均寄放于主机模块的192MB电子盘上,使得软件的运行速率大年夜大年夜前进,也使系统可以事情在温度和稳定性前提都异常恶劣的情况里。

2.4 该系统的特征及技巧指标

(1)高机能PIII 700MHz CPU核心,128M SDRAM,192MB电子盘;

(2)支持多种操作系统:DOS、VxWorks、Windows XP/2000、Linux等

(3)串口模块:4路全双工异步串口,传输速度可达115.2kbps,经由过程软件设置可选择不合的串口通信要领,RS-232(V.28) 或RS-422(V.11,X.21)

(4)AD模块:16路模拟差分输入,支持AD数据智能疗养,AD转换光阴最短可达5μs/Sample,有效输入旌旗灯号范围:-15V~+15V,模拟采样部分与CPCI总线数字部分光电隔离

(5)双网卡:10Mbps/100Mbps自适应以太网,支持自动故障诊断、切换和规复;

(6)先天加固抗震设计;

(7)热传导散热设计;

(8)电磁兼容性设计;

(9)3U标准尺寸。

本文描述的嵌入式谋略机系统具有广泛的适用性,因为采纳了先天的加固、抗震和热传导设计,在情况分外恶劣的工业现场和军事领域适应性极强。此外,该系统的设计历程是一条行之有效的快速开拓嵌入式谋略机系统的蹊径,并较易形成产品的系列化,前进产品的市场竞争力。

滥觞:中国电子网

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