基于PowerPC7410的通用嵌入式计算机的设计和实现

论文摘要

随着通信技术和计算机技术的高速发展,基于高速PowerPC的嵌入式计算机系统的软、硬件开发也得到了充分发展。嵌入式计算机的高速性、实时性、可靠性、开发周期短等优点得到了充分的体现。如今它已经广泛应用于工业、国防、航天、医疗、家用消费类电子等行业。但是随着应用的复杂性和质量要求的逐渐提高,传统嵌入式计算机的开发已不能满足日益增长的需求,小型化、低功耗、简洁灵活以及通用性正成为设计嵌入式系统的重要关注因素。本课题将针对这些重要关注因素,研究设计基于PowerPC7410的通用嵌入式计算机。首先从嵌入式系统体系架构出发,讲述嵌入式系统的特征、结构、应用领域以及常用的嵌入式处理器;接着重点论述了通用高性能嵌入式计算机的设计技术,包括开放式设计、低功耗设计、高速系统设计、底层软件设计等;然后作者根据这些理论基础并结合军事领域的应用需求,提出了基于PowerPC7410的通用嵌入式计算机模块的实施方案,并参与了模块的研制开发和测试工作。目前该模块已成功用于多个军事项目中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的研究目的和主要工作
• 1.4 本文的组织结构
• 2 嵌入式系统体系架构
• 2.1 嵌入式系统概述
• 2.1.1 嵌入式系统的特征
• 2.1.2 嵌入式系统的结构
• 2.1.3 嵌入式系统的应用领域
• 2.2 嵌入式处理器
• 2.2.1 PowerPC 处理器
• 2.2.2 其他嵌入式处理器
• 2.3 总线概述
• 2.4 总结
• 3 通用高性能嵌入式计算机设计基础
• 3.1 开放式模块化研究设计
• 3.1.1 VME 总线
• 3.1.2 CPCI 总线
• 3.1.3 总线选择
• 3.2 低功耗设计
• 3.2.1 芯片选择
• 3.2.2 优化设计
• 3.3 高速系统设计
• 3.3.1 反射振铃原理和改善措施
• 3.3.2 串扰原理和改善措施
• 3.3.3 地弹原理和改善措施
• 3.4 底层软件开发
• 3.5 总结
• 4 系统硬件平台设计实现
• 4.1 系统硬件设计
• 4.2 主要器件说明
• 4.2.1 WED3C7410E16M 处理器
• 4.2.2 GT-64260B 系统控制器
• 4.2.3 WEDCW364M72V 内存
• 4.2.4 EPM7512 可编程逻辑器件
• 4.2.5 PCI6254 双模式通用PCI-PCI 桥
• 4.2.6 SG2010 PCI-StarFabric 桥
• 4.3 模块的逻辑设计实现
• 4.3.1 GT-64260B 接口的设计
• 4.3.2 CPLD 设计
• 4.3.3 时钟设计
• 4.3.4 内部电源设计
• 4.4 系统资源说明
• 4.4.1 PCI 总线硬件资源分配
• 4.4.2 内存地址空间分配
• 4.5 总结
• 5 系统硬件测试
• 5.1 系统硬件测试总体设计
• 5.1.1 系统硬件测试架构
• 5.1.2 系统硬件测试环境
• 5.2 系统硬件功能测试
• 5.2.1 系统硬件功能测试说明
• 5.2.2 功能测试结果
• 5.3 StarFabric 高速总线性能测试
• 5.3.1 高速总线性能测试说明
• 5.3.2 性能测试结果
• 5.4 总结
• 6 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 上海交通大学学位论文答辩决议书