【正文】 軟硬件可裁減的，適用于對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。PowerPC 之所以是 RISC，原因在于大部分指令在一個單一的周期內(nèi)執(zhí)行，而且通常只執(zhí)行一個單一的操作（比如將內(nèi)存加載到寄存器，或者將寄存器數(shù)江南大學繼續(xù)教育學院專科論文據(jù)存儲到內(nèi)存） 。Book III. 操作環(huán)境體系結構定義了操作系統(tǒng)級需要和使用的操作。在這些衍生的體系結構中還有一些適當?shù)膽眉墧U展，這些擴展大部分與具體應用的場合相關，但是 PowerPC AS 和 PowerPC Book E 共享在 PowerPC 體系結構的 Book I 中定義的基本指令集。32 位 PowerPC 實現(xiàn)支持 4gigabyte 的有效地址空間，而 64 位 PowerPC 實現(xiàn)支持 16exabyte 的有效地址空間。讓我們來分別看一下這三類寄存器。浮點狀態(tài)和控制寄存器（FPSCR）捕獲浮點操作的狀態(tài)和異常結果，F(xiàn)PSCR 還具有控制位，以支持特定的異常類型和對四種舍入模式之一的選擇。PowerPC 處 理 器 家 族 包 括 的 一 些 極 為 經(jīng) 典 的 通 信 處 理 器 介 紹 ： PowerPC 的嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設計5MPC860： MPC860 PowerQUICC 內(nèi) 部 集 成 了 微 處 理 器 和 一 些 控 制 領域 的 常 用 外 圍 組 件 ， 特 別 適 用 于 通 信 產(chǎn) 品 。 這 種 低 成 本多 用 途 的 集 成 處 理 器 的 設 計 目 標 是 使 用 PCI 接 口 的 網(wǎng) 絡 基 礎 結 構 、電 訊 和 其 它 嵌 入 式 應 用 。 CPM 同 時 支 持 3 個 快 速 的 串 行 通 信 控 制 器（ FCC） 、 2 個 多 通 道 控 制 器 （ MCC） 、 4 個 串 行 通 信 控 制 器 （ SCC） 、 2個 串 行 管 理 控 制 器 （ SMC） 、 1 個 串 行 外 圍 接 口 （ SPI） 和 一 個 I2C 接口 。 大多數(shù)指令為單周期執(zhí)行。 為減少數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)周期在硬件上設 有獨立的通道。 處理器選用 RISC 微處理器 Power PC603 系列中低功耗的微處 理器 Power PC603r, 其內(nèi)核電壓PowerPC 的嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設計9Vdd, PLL 電壓Avdd 和 I/ O 電壓Ovdd 均為 3 3 V, 使用 32 位數(shù)據(jù)工作模 式, CPU 總線時鐘設計為 33MHz, CPU 工作頻率為 133 MHz。 FLASH 功能塊作為一些引導程序、 操作系統(tǒng)、應用軟件及測試軟件存放的載體, 該模塊在上電時, 首先從 FLASH 功能塊中讀出命令并執(zhí) 行, 并把操作系統(tǒng)及其它軟件程序移植到 SRAM 區(qū), 最終實現(xiàn)操作系統(tǒng)及其它軟件程序在內(nèi)存中運行, 這樣提高了該模塊的系統(tǒng)性能。 16 位定時/ 計數(shù)器選用 82C54 可編程定時/ 計數(shù)器來實現(xiàn), 24 位定時器由 FPGA 實現(xiàn)。b. 產(chǎn)生存儲器、I/ O 等設備的片選信號和讀/ 寫信號；c. 實現(xiàn) 18 級中斷的控制；d. 實現(xiàn) 12 路離散量的輸出；e. 實現(xiàn) 16 位/ 32 位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的控制。PowerPC603R 低功耗技術的使用動態(tài)功耗管理的設計在 PowerPC603R 中動態(tài)功耗管理模式是由軟件實現(xiàn)的，在正常的工作狀態(tài)下空閑的功能單元會受軟件控制進入低能耗狀態(tài)而不影響性能、軟件執(zhí)行或外部硬件。以讀出/寫入(LSU)執(zhí)行單元為例，寫入流水的最后一級是一個完成的寫入隊列，該隊列一直保持寫入狀態(tài)直到 CACHE 可利用或者出現(xiàn)讀出相關PowerPC 的嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設計13性，因此一個寫入狀態(tài)可能在完成的寫入隊列當中保留一段時間，但是盡管如此 603R 可能凍結寫入流水線中的其他級。如果在數(shù)據(jù)拍(data beats)之間有許多的處理機時鐘，那么在每一拍之間都會凍結時鐘。一旦進入上述 3 種低功耗模式中的任意一種，603R 就會完成所有未解決的指令，致使在特定模式下不需要執(zhí)行的功能單元的時鐘關斷而進入“靜止”狀態(tài)，要想跳出相應的低功耗模式需要有外部干擾使“喚醒”信號處于使能狀態(tài)，這樣 603R 才會跳入相應干擾矢量的地址從而繼續(xù)執(zhí)行指令。與瞌睡模式相比昏睡模式通過禁止數(shù)據(jù) CACHE 和總線探測更進PowerPC 的嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設計15一步降低功耗。它具有存儲控制器，其存儲控制器的功能很強，可以支持各種存儲器，包括各種新型的 DRAM 和Flash，并可以實現(xiàn)與存儲器的無縫接口。第三個主要的模塊為通信處理模塊（CPM） 。兩個處理器主要是通過內(nèi)部存儲空間相互配合工作。所以，僅僅依靠人工編程調(diào)試，很難發(fā)揮它的功能并設計出可靠、高效的嵌入式系統(tǒng)，必須要有與之相適應的開發(fā)工具。BSP、硬件、應用程序的層次關系如圖 3。VxWorks 也支持 SCSI 磁帶設備的本地文件系統(tǒng)。主控制器負責發(fā)起數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收事務，并且對其它從控制器進行初始化配置，而對其它模塊的訪問是通過菊花鏈(Daisy Chain)方式訪問。時鐘電路：用 32MHz 的晶江南大學繼續(xù)教育學院專科論文振經(jīng) CY7B991 驅(qū)動，再分壓為 后輸入 CPU。數(shù)據(jù)處理單元體系結構為多處理器主從結構，多處理器之間的通訊是通過對具有相同訪問地址的雙端口存儲器和中斷網(wǎng)絡進行的，主機按雷達幀以系統(tǒng)中斷方式管理和調(diào)度全機運行，并進行輸入或輸出數(shù)據(jù)管理，通過多機通訊方式對從機運行進行控制，各從機上的局部調(diào)度程序根據(jù)雷達狀態(tài)字決定從機運行的中斷和程序。因此在將應用嵌入到另外一個應用中的時候，只需要獲得 part 中的接口和數(shù)據(jù)即可。語法語義解析模塊的解析功能分為兩部分：對接收到的字節(jié)流進行分詞，解析為關鍵字；調(diào)用解析器檢驗關鍵字是否合法，若是合法的關鍵字，則按照規(guī)則插入到 DOM 樹中。應用軟件：以 VXWORKS 為平臺，用 C 語言編寫。程序從 中的 romInit()跳到這個文件中的 romStart()來執(zhí)行必要的解壓和 ROM image 的放置。：匯編語言文件，是 VxWorks Boot ROM 和 ROM based image 的入口。VxWorks運行在目標機上，完整的連結后的 VxWorks 二進制文件。在命令分析模塊中對來自主機板的命令進行分析，解析出命令代碼，然江南大學繼續(xù)教育學院專科論文后根據(jù)命令代碼來決定把消息發(fā)送到具體的單處理任務中。離散量的輸入通過定時去讀實現(xiàn)的。得益于片上更高的通信帶寬和更短的通信時延，多核處理器在并行性方面具有天然的優(yōu)勢。在程序定型以后，數(shù)據(jù)處理以流水線方式運作，當流程驗證正確時，可以認為，數(shù)據(jù)的處理也是正確的。這種觀察方法是靜態(tài)的，即在使用以后，SHARC 板中的程序?qū)⑼Ｖ惯\行，變量內(nèi)容保持程序停止時刻狀態(tài)。故障及排除方法：調(diào)試時若確認有錯誤發(fā)生，請檢查控制盒相應開關是否到位，供電是否正常，斷電后檢查電路板是否有插緊，并在斷電 3 分鐘后重新開機調(diào)試。處理板連接關系圖如下：附錄35Hotlikk前端板脈壓板 0脈壓板 1脈壓板 2脈壓板 3∑路FFT 板△路FFT 板雜波板CFAR板顯示處理板視頻板處理數(shù)據(jù)觀察:點擊畫圖按鈕，從而打開一個 memory 窗口，用于觀察 SHARC 內(nèi)存或外存中的變量，觀察到的是 1處理器的變量 link booted，以 Hex(十六進制)觀察共 16 個數(shù)。在調(diào)試時，若發(fā)現(xiàn)該計數(shù)長時間不變，說明信處軟件已經(jīng)停止運行，請使用 APEX_DEBUG 工具觀察 SHARC 板內(nèi)部數(shù)據(jù)。江南大學繼續(xù)教育學院?？普撐母戒?3附錄：調(diào)試方法與步驟加載調(diào)試程序：在 環(huán)境的 DOS 命令窗口中，鍵入 apex ,并車。PowerPC 的設計側(cè)重于浮點性能和多處理能力，其多媒體處理能力非常強勁，整合度非常高，目前飛思卡爾的 PowerPC 處理器集成了USB,PCI,DDR 控制器，SATA 控制器，千兆網(wǎng)控制器，CAN 控制器等，客PowerPC 的嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設計29戶無須設計復雜的外圍電路，減少設計復雜程度以及物料使用。如解析出 RS485 總線一個或者幾個通道發(fā)送，則分別讀入各個通道的發(fā)送長度和數(shù)據(jù)，依次發(fā)送。BSP 和應用程序都可以在“Tornado”上開發(fā)。這個文件還能包含目錄 target/config/ps/src 的驅(qū)動。Makefile：一些命令行控制 image 的生成。再有就是要了解 VxWorks操作系統(tǒng) image 的生成、image 的種類、image 的下載過程、系統(tǒng)的啟動順序和過程、調(diào)試環(huán)境的配置及終端調(diào)試的方式方法、相應 BSP 設置文件的修改（比如串口或者和網(wǎng)絡． ． ． ） 、BSP 各文件的組成和作用。對屬性標記的解析首先在標記處理類中執(zhí)行，如果解析不成功，則交由基類的屬性解析器進行解析。它給 HTML 文檔定義了一個與平臺無關的程序接口，使用該接口可以控制文檔的內(nèi)容、接口和樣式。h）用于譯碼控制的 FPGA（3X485+RS422）4KX16BDPRAMPowerPC860860 BUS512KBFLASH512KBSRAMBU61580VMEINTERFACERTCDUALSERIALINTERFACE離散量接口離散量信號V M E B U S地址數(shù)據(jù)緩沖和讀寫控制1 5 5 3 B 內(nèi)總線4KX16BDPRAMVME local BUS變壓器1553B BUS驅(qū)動器2 X R S 4 2 2 驅(qū)動器SCCSMCX22 X RS232 調(diào)試口圖 43 PowerMBI 模塊結構圖框圖PowerMBI 模塊軟件部分：VxWorks 體系下 PowerPC860 處理器串行總線設計Konqueror/embedded 的結構 Konqueror/embedded 是由底層網(wǎng)絡連接，圖形化用戶界面和處理HTML 繪制的引擎 KHTML 構成的。其中供 CPU 串口的時鐘分壓為 ：數(shù)據(jù)驅(qū)動采用 IDT54FCT16245，地址驅(qū)動采用 IDT54FCT16244。CPU電路包括：復位電路、時鐘電路、驅(qū)動電路和譯碼電路。從處理器的主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理及控制任務從而保證實時可靠地完成數(shù)據(jù)處理任務。無論是松耦合的串行線路，標準的以太網(wǎng)連接還是緊耦合的利用共享內(nèi)存的背板總線，所有的 VxWorks 網(wǎng)絡機制都遵循標準的 Inter 協(xié)議。VxWorks 操作系統(tǒng)的基本構成部件主要有以下五個部分：? 板級支持包 BSP(Board Support Package)PowerPC 的嵌入式數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設計19? 微內(nèi)核 wind? 網(wǎng)絡系統(tǒng)? 文件系統(tǒng)? I/O 系統(tǒng)1) 板級支持包（BSP）板級支持包是運行的任何目標板都需要的。良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，在嵌入式實時操作系統(tǒng)領域占據(jù)一席之地。在圖 31 中，CPM 模塊中有一個 32 位 RISC 微處理器。它包括數(shù)據(jù)和指令的緩存和存儲器管理單元（MMU） ，在40MHz 時鐘為 50MIPS 指令速度。它是基于 PowerPC 結構的通信控制器，內(nèi)部不但集成了微處理器還有很多外設的功能也集成在一起，特別適用于互聯(lián)網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)通信。在瞌睡模式下603R 的所有功能單元除時間基數(shù)/減量寄存器和總線探測邏輯之外都被禁止。因為 MMU 只有在初始化查找、非監(jiān)控以及從存儲器讀數(shù)據(jù)拍時是處于工作狀態(tài)的，所以在全部 CACHE 不命中的情況下，MMU 的時鐘都是“凍結”的。在等待數(shù)據(jù)的這段時間(根據(jù)存儲器的執(zhí)行時間和處理機與總線時鐘的比率該時間可以達到很多時鐘周期)內(nèi) CACHE 和 MMU 處于閑置狀態(tài)，因此可以運用動態(tài)管理邏輯使其時鐘處于禁止狀態(tài)，從而達到節(jié)省功耗的目的。 GCLK 是整個片內(nèi)時鐘分布樹中的全局時鐘信號；OVERRIDE 能夠使局部電路的 GCLK 關斷，該控制信號也是用于靜態(tài)功耗管理模式以減小時鐘功耗；C1＿TEST，C2＿TEST和 SCAN＿C1 是檢測時鐘輸入和控制信號；WAITCLK 是集成于所有時鐘再生器之間的信號；C1＿FREEZE 和 C2＿FREEZE 是時鐘再生器的 2 個“凍結”(freeze)信號，該信號用于局部電路的動態(tài)功耗管理，當這 2個信號處于有效狀態(tài)時能夠迫使時鐘信號