基于PowerPC的单板计算机的设计

一个晶振作为host bridge的输入基准时钟，其余时钟都由host bridge 来提供。另外 PLL 要选择合适的参数配置，使得芯片和电路稳定运行。

b) 严格的等长布线要求

在SDRAM 设计时，要注意调整管脚SDRAM_SYNC_OUT 和SDRAM_SYNC_IN 之间的布线长度，使得SDRAM 数据相对时钟的建立时间和保持时间得到很好的满足。PCI 部分的时钟要注意管脚PCI_SYNC_OUT 和PCI_SYNC_IN 之间的布线长度和PCI_CLK 相同。

2.3 通信接口部分:

通信接口实现人-机、机-机之间的信息交互和数据的传输，无论是在系统调试，还是在系统应用中都非常重要。如图1 所示，host bridge 集成了两个串口和3 个千兆网控制器，通过外接串口和网口的收发器设计用户所需的通讯接口。

串口和网口在开发过程中起着重要的作用。利用串口，通过超级终端或其它终端软件，可以看到调试过程中的打印的信息，以帮助调试；利用网口，可以通过网络下载文件或者挂载文件系统。

此外，host bridge 提供两组PCI 总线，可以通过PCI 扩展一些外设接口如IDE、USB、网络等，可以根据需要进行相应的扩展。同时可以扩展出PMC 接口，连接标准的PMC 设备。另外，选择一组PCI 总线，通过PCI to PCI bridge 将其引到J1 和J2，可以与外设板相连，便于系统的扩展，或者在对系统运算处理能力要求较高而希望功耗在比较理想范围内的高端应用场合，可以让两个或者两个以上的处理器以多处理器的方式协同工作，组成不同的多机系统。

3 VxWorks BSP 开发

嵌入式系统的开发，需要在硬件设计完成后嵌入操作系统才能进行上层程序的开发。VxWorks 是美国风河公司推出的一个实时操作系统，它是专门为实时嵌入式系统设计开发的操作系统内核，它强大而且比较复杂的操作系统，包括了进程管理，存储管理，设备管理，文件系统管理，网络协议及系统应用等几个部分，但只占用了很小的存储空间，并可高度裁减，保证了系统能以较高的效率运行。在系统开发过程中一项重要的工作内容是开发板级支持包BSP(Board Support Package)。

3．1 BSP 的概述

BSP 由头文件、源文件、makefile 文件和派生文件组成。它集成了与硬件相关的软件和部分硬件无关的软件，提供VxWorks 访问硬件的驱动程序和相关设备的初始化操作，能对CPU、目标机和系统资源等进行初始化。在初始化过程中，不但对CPU 内部状态寄存器、控制寄存器、高速缓存进行设置，为上层软件系统提供硬件环境的支持，而且为操作系统正常运行进行资源初始化。

3．2 调试过程

系统设计时采用Bootrom 加VxWorks 的方式，这种启动形式有其独特优点，如适应硬件、方便现场调试等。系统采用的调试工具是Wind River 公司的调试软件visionCLICK 及仿真器Wind River ICE。具体步骤如下图 所示：

(1) 系统连接

连接好仿真器和目标板。主要是电源、串口、JTAG 口。

(2)打开超级终端

上电后，用仿真器的串口连接电脑的RS 232 串口，打开超级终端，按下仿真器的复位键，在超级终端可看到仿真器的相关信息。主要看IP Address，主机(host)的IP 的地址要和仿真器的IP 地址在同一IP 段，在超级终端可运行help 命令，可看到各种命令，均可运行。运行eth-setup命令可更改仿真器的IP 地址。

(3) 新建工程

打开 visionCLICK，新建工程，按照提示设置，主要有：configuration file，symbolfile，download file 和sourcepath，其他的选项默认，生成bootrom uncmp．ab

(4)程序下载、调试和修改

连接仿真器，下载，运行。提示无误后，可观察各窗口的寄存器，内存等单元的值，进试，如有错误，修改源代码，重新开始编译、下载，直到完全正确为止。

（5）网络调试

BootROM 调试完后，把目标板的以太网口和主机的网口相连，VxWorks 会自动从网口引导，把编译好的VxWorks 加载到目标板，进行调试。

（6）程序固化和脱机运行

最后全部完成后，把BootROM 和VxWorks 都固化到目标板上，以便脱机运行。

4 结束语

本文作者创新点：选择PowerPC G4 系列开发单板机，易于控制整板的低功耗，实现多数据流并行处理；同时系统丰富的接口设计和标准的CPCI 结构，便于系统的扩展和组建多机系统。随着科技的发展，该种计算机在消费电子、通信设备、工业控制和军用电子等领域均有良好的应用前景。