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1、基于MPC823e的嵌入式多媒体信息终端硬件开发平台设计基于MPC823e的嵌入式多媒体信息终端硬件开发平台设计ronggang导语：介绍了嵌入式系统开发多媒体的应用前景、基于PowerPC内核的嵌入式控制器芯片MPC823e,及一种开发MPC823e多媒体功能的硬件平台设计摘要：介绍了嵌入式系统开发多媒体的应用前景、基于PowerPC内核的嵌入式控制器芯片MPC823e,及一种开发MPC823e多媒体功能的硬件平台设计。关键词：嵌入式系统,MPC23e,硬件开发平台1.引言嵌入式计算机技术是21世纪两个重要开展方向之一，嵌入式计算机可应用到消费电子手机，PDA，数码相机，数字电视及IPPho
2、ne等，信息家电类产品，通讯设备路由器，交换机，纵火墙，VPN等，工业控制及军用电子等领域。据估计，将来十年中有95%的微处理器和65%的软件被应用于各种嵌入式电子设备中，支持日趋增长的功能密度、灵敏的网络联接、轻便的挪动应用和多媒体的信息处理。本论文所描绘的基于MPC823e嵌入式多媒体信息终端的硬件平台，具有丰富的外围接口和多媒体功能，实现了业务、宽带上网、电子邮件收发、电子支付、播送广告、城市生活效劳等功能。2.MPC823e简介PowerPC823e是Motorola公司的PowerQUICC系列嵌入式通讯处理器中的一种，以精简指令集RISC的体系构造为根底，集成了32位微处理器和多种
3、外设接口，具有强大的通讯和网络协议处理才能，广泛应用于多媒体和网络产品。功能构造主要包括：嵌入式PowerPC内核，系统接口单元SystemInterfaceUnit，SIU，通讯处理模块CommunicationsProcessorModule，CPM和LCD控制器单元。其系统构造框图如图1所示。align=center图1MPC823e体系构造框图/align从图中可以看出,通讯处理器模块CPM支持7个串行信道,包括:2个串行通讯控制器SCC,2个串行治理控制器SMC,1个USB接口,1个I2C，1个串行外设接口SPI和一个LCD控制接口。因此,MPC823e通过灵敏的编程方式可实现对Et
4、hernet、USB、T1/E1等的支持,以及对IEEE802.3/Ethern2et、UART同步/异步、HDLC、等多种通讯形式协议的支持。另外,MPC823e还具有增强型在片仿真调试功能,功能齐全的接口单元,可进展优先级编程的中断控制等特征。本系统正是基于MPC23e的这些特点来进展多媒体开发平台的硬件设计的。3.系统硬件总体设计设计MPC823e多功能多媒体开发平台的底层,在硬件方面需要提供全面的通讯接口、足够的内存容量、调试功能以及测试显示功能。根据设计,本系统主要由主机系统、存储系统、人-机接口和机-机接口电路组成。主机局部的设计主要包括了系统电源、PLL电源电路、时钟电路、软硬件
5、复位电路和上电复位电路、MPC823e总线信号分配与定义等，为增强总线驱动才能，特选用芯片74LVC245增强总线驱动才能。存储系统局部用什么样的存储器取决于微处理器的支持。PowerPC系列根本上的存储器如EDO、EPROM、FLASH、SDRAM、SPAM等都支持。容量的大小主要取决于内核映像、文件系统、用户应用程序的大小。通讯接口局部电路包括：人-机接口和机-机接口，提供了1个Ethernet接口、1个RS232接口、1个USB接口、1个I2C接口、一个800x600的液晶显示器LCD接口。同时，根据这款多媒体信息终端产品的特点，为了与网络治理中心和平安模块的通讯和实现键盘功能，扩展了一
6、块串口芯片ST16C552，ST16C552正好有两个标准的串口RS232，同时通过MPC823e的PCMCIA接口IP_B0IP_B7和ST16C552的打印机并口，利用行列扫描键盘的原理实现了键盘功能，最多可以实现8x12个键符，多少取决于你需要的键符个数而定。串口芯片ST16C552及与MPC823e的连接图如下：align=center图2ST16C552及MPC823e的连接图/align另外,MPC823e还提供了BDM调试口以及测试口、可以从MPC823e的引脚SPKROUTB7接扬声器的接口等。最后，在设计中省去了CPLD电路局部，CPLD电路是一个集中将板上电路的一些逻辑关系
7、可编程设置的一种实现方法。作用就是一些目的板所需的脉冲信号和电路逻辑，其功能完全可以用一些逻辑电路与MPC823e口线来实现。4.系统的硬件启动与复位MPC823e的复位方式包括:上电复位、外部/内部HardReset、外部/内部SoftReset等。这些方式都由Reset控制器处理。本系统采用了上电复位、外部HardReset和外部SoftReset的方式。由芯片内部完成,MPC823e需要确认PORESET信号,然后对MODCK1-2引脚信号进展采样，在设计中，把MODCK1-2引脚通过一个上拉电阻接至高电平，这样产生的5倍的倍频系数,直到所有的内部PLLPhase2LockedLoop进
8、入锁定状态,激活系统时钟,最后,PORESET恢复为高电平。MPC823e完毕上电复位状态后,锁定内部所有PLL,PowerPC内核持续驱动HRESET和SRESET信号,然后从数据总线上采样系统配置信息。Core在HRESET有效时,也将声明SRESET信号有效。MPC823e在处理完毕所有的启动或者复位经过后进入正常的系统软件初始化状态,运行上层程序。MPC823e在从数据总线上采样硬件复位配置字信息的经过中,RSTCONF信号必须低电平有效;假如RSTCONF为高电平,系统就以内部的默认值作为硬件复位配置字。当PORESET处于有效期间,Core以默认值0x000000000作为配置字。
9、笔者开发板设计中采用了后一种方法，即RSTCONF为高电平。5.存储系统设计MPC823e中存储器治理器负责控制治理GPCM和UPMAB两种存储器控制机制,针对不同的存储器提供灵敏的时序支持和无缝连接。其中,GPCM提供了一种简单的、不支持突发方式的低层次的存储器资源和内存映射接口,因此,GPCM控制的内存槽主要用于系统的启动和不支持突发方式的数据存取。外接的串口芯片ST16C552也是采用了GPCM控制机制。而UPM方式支持突发方式,同时包括外部总线的地址复用、周期定时以及DRAM器件可编程的行列地址选通讯号的产生,因此,UPM多用于支持高性能的实时存储器。在本系统的存储器设计中,采用了4片
10、Intel公司的FLASHE28F128J3A,系统容量为4x16M形式。4片Intel公司的SDRAMMT48LC32M16A2TG，系统容量为128M。其中,BANK0用于FLASH,对应于CS0片选信号,内存治理机制选择GPCM,数据总线宽度为8x4bit;SDRAM用了两个BANK，用了CS1，CS2两个片选信号图3中示意了CS1，内存治理机制选择UPMB,数据总线宽度为32bit。FLASH用来存放BSPBoardSupportPackage、实时操纵系统和用户应用程序。对BYTE#ByteEnable管脚的设置,可以使Flash工作在x8或者x16形式。SDRAM的读写以及突发形式
11、的时序控制通过对MPC823eGPL03编程来实现,时钟由MPC823e的CLKOUT信号提供。MPC823e的字节选通讯号BS03连接SDRAM的ULDQM管脚用来选择字节通道。图3是有关内存的硬件设计示意图。对于可能存在的用户卡上的其他外部存储器,本系统预留了假设干片选信号。align=center图3内存硬件设计图/align6.各种通讯接口的硬件设计MPC823e的通讯处理器模块CPM为多种通讯环境提供了一个灵敏、完好的解决方法。为降低系统频率和节省功率,CPM拥有独立的RISC通讯处理器CP,以优化各种串行通讯。CP为假设干集成的通讯信道提供效劳,执行底层协议处理和控制DMA。CPM
12、通过以下途径减少core的计算任务,包括:减少中断产生率;执行一些OSI第2层处理;支持多缓存存储器数据构造等。在CPM功能根底上,外围通讯电路只需提供物理层收发器和驱动器。在本系统的设计中,Ethernet收发器采用IntelLevelOne公司的LXT905;RS232收发器采用MAXIM公司的MAX3225ECAP;USB收发器采用Philips公司的PDIUSBP11A。其中Ethernet收发器使用MPC823e的SCC2;RS232收发器使用MPC823e的SMC1;USB收发器使用与MPC823e的USB接口。由于LXT905本身提供了与MPC823e的无缝接口才能,于是通过RJ
13、45实现与外界的通讯主要集中在协议的实现和数据收发的控制上。其数据接口信号包括:RCLK与TCLK:接收与发送时钟信号。由LXT905提供,连接到MPC823e的时钟信号CLKx。RXD与TXD:接收与发送数据信号。由MPC823e提供,连接到LXT905的RXD与TXD。TEN:发送使能信号,同时启动LXT905看门狗定时器。CD:载波监听信号,监听LAN是否正在使用。COL:冲突监测信号,驱动控制器的冲突监测输入。多媒体系统的外部接口图如图4所示：align=center图4多媒体系统的外部接口图/align关于硬件的调试与测试局部的表达这里从略。MPC823e的多媒体硬件开发平台在底层设计的根底上,选择相应的嵌入式操纵系统,再进展相关驱动程序和上层应用程序的开发,通过所需接口与各自的开发系统相连,最终可设计实现各种通讯与网络产品。参考文献:1邹思轶主编嵌入式Linux设计与应用.清华大学出版社，2002年2MotorolaInc.MPC823eIntegratedCommunicationsMicroprocessorUsersManual.MotorolaInc.,2000