基于MPC7447A单板计算机系统的VxWorks BSP设计与实现

论文摘要

基于PowerPC的单板计算机系统,是近年来嵌入式系统研究的重点之一。高性能、低功耗的PowerPC单板机系统在军工产品、航空设备和网络设备上应用很广泛,因此,对于单板计算机系统的研究具有积极意义。论文的选题来源于四川九洲电器集团有限公司“大型PoworPC单板机系统研究”课题。为缓解购买国外开发设备的压力,节约成本,缩短开发周期,提高产品质量,公司拟自主研发PowcrPC单板计算机系统,搭建自己的硬件开发平台,并开发基于VxWorks的BSP(Board Support Packet,板级支持包),构建一个功能强大、高度模块化、实时性强、具备高度可扩展性的嵌入式计算机系统。本文所做工作如下:论文首先对嵌入式系统和嵌入式操作系统作了简要的概述,从高性能、低功耗、可扩展性角度出发,根据实际的系统需求和研究国内外单板计算机系统设计技术的基础上,提出了基于MPC7447A单板计算机系统的设计方案。系统采用PowerPC处理器MPC7447A和TSI 109主机桥构建目标板硬件平台,设计了单板机系统的结构框图,并分析了部分电路,尤其对以太网接口电路作了详细的分析。嵌入式实时操作系统VxWorks的高性能、可裁减和高可靠性的特点,将进一步提升单板计算机系统性能。论文对VxWorks BSP的开发设计进行了详细研究,通过分析BSP的文件结构和组成、VxWorks的启动过程,文章提出了嵌入式系统的硬件初始化(板级初始化)设计流程,设计了系统启动代码和驱动程序设计模型。论文最后根据具体硬件平台和目标板硬件资料,设计了系统BSP的模块结构,分模块化实现了系统启动代码以及串口、网卡驱动程序,并对启动代码进行了详细测试,给出了测试过程和结果,验证了系统的可行性,达到了单板计算机系统研究的最终目的。该单板机系统的成功研发对于缩短今后项目的开发周期,节约开发成本和提高产品的技术含量有着重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状及其进展
• 1.3 研究内容及其结构
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 论文结构安排
• 第二章 嵌入式系统
• 2.1 嵌入式系统概述
• 2.1.1 嵌入式系统定义
• 2.1.2 嵌入式系统特点及发展
• 2.2 嵌入式操作系统
• 2.2.1 嵌入式操作系统特点
• 2.2.2 嵌入式操作系统的组成及发展
• 2.2.3 典型的嵌入式操作系统
• 2.3 VxWorks的板级支持技术
• 2.3.1 VxWorks BSP结构和功能
• 2.3.2 BSP组成文件分析
• 2.3.3 系统启动流程
• 2.4 总结
• 第三章 系统需求分析与总体设计
• 3.1 系统需求分析
• 3.2 硬件系统架构设计
• 3.2.1 处理器的选型
• 3.2.2 主机桥的选型
• 3.3 软件系统架构设计
• 第四章 系统硬件平台设计与实现
• 4.1 单板机系统结构图
• 4.2 主要硬件模块电路
• 4.2.1 电源模块设计
• 4.2.2 复位模块设计
• 4.2.3 内存接口设计
• 4.2.4 以太网口电路设计
• 4.3 系统设计要点
• 第五章 系统BSP设计及实现
• 5.1 系统BSP结构设计
• 5.2 BSP开发流程
• 5.2.1 引导代码开发过程
• 5.2.2 驱动程序的开发
• 5.3 BSP配置文件修改
• 5.4 MPC7447A处理器初始化
• 5.5 内存系统软件设计
• 5.5.1 内存系统地址映射
• 5.5.2 控制器状态转移
• 5.5.3 内存控制器初始化
• 5.6 串口设备驱动设计
• 5.6.1 串口驱动模式
• 5.6.2 串口驱动程序实现
• 5.7 网口驱动设计
• 5.7.1 网络驱动层次结构
• 5.7.2 以太网控制器数据传输流程
• 5.7.3 END网络驱动开发
• 5.7.4 网络驱动的加载
• 5.8 本章小结
• 第六章 系统调试与测试
• 6.1 测试步骤
• 6.2 硬件测试
• 6.3 软件调试
• 6.3.1 调试环境
• 6.3.2 编译下载bootrom程序
• 6.3.3 调试过程
• 6.4 总结
• 第七章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间取得的研究成果