基于MPC8247嵌入式電力交換系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

摘要：首先介紹了基于MPC8247的嵌入式電力交換系統(tǒng)的硬件平臺，著重闡述了如何在MPC8247處理器上開發(fā)嵌入式電力交換系統(tǒng)，主要包括開發(fā)環(huán)境的搭建、系統(tǒng)引導模塊U-Boot修改、內核的裁剪和移植，交換軟件SDK移植，應用軟件ZebOS的編譯等。通過電力交換設備(DPN8000)的現(xiàn)場應用，證實該系統(tǒng)具有體積小，功耗低，高帶寬等優(yōu)點，為電力通信網(wǎng)絡和系統(tǒng)的開發(fā)做出了貢獻。
關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；MPC8247；電力交換系統(tǒng)；移植

隨著電力通信的發(fā)展，電力業(yè)務量的增加，對嵌入式電力設備的I／O處理能力有了更高的要求，尤其需要能提供大容量、高速率和高帶寬的語音、數(shù)據(jù)和視頻業(yè)務支撐的嵌入式接入設備，因此，性能高，功耗低的大容量嵌入式電力設備倍受青睞。
Freescale公司生產(chǎn)的PowerPC處理器MPC8247具有集成度高，功耗低和能支持豐富的外圍設備等優(yōu)點，再搭配IP Infusion的ZebOS(R)軟件，實現(xiàn)了快速通信與高吞吐率的數(shù)據(jù)處理，有效地提高了網(wǎng)絡的性能、降低了網(wǎng)絡基礎設施的成本并增加了運營商和企業(yè)的收益，很好地解決了嵌入式電力通信設備遇到的問題。本文以開發(fā)大容量電力光交換設備OLT(DPN8000)為背景，介紹了電力交換系統(tǒng)的硬件設計和嵌入式交換系統(tǒng)系統(tǒng)開發(fā)的搭建，重點針對如何實現(xiàn)嵌入式電力交換系統(tǒng)給出解決辦法。

1 硬件平臺的概述
MPC8247板主要包括CPU子系統(tǒng)，其系統(tǒng)框圖如圖1所示。

MPC8247是Freescale公司MPC82XX系列微處理器的一種，主要由G2_LE內核(PowerPC 603e內核的一種)，系統(tǒng)接口單元SIU以及通信處理模塊CPM組成。支持60x總線，其數(shù)據(jù)線寬為64位，地址線為32位；支持PCI／LOCAL總線，其數(shù)據(jù)線寬為32位，地址線為32位。PowerPC8247內核工作時鐘最高為400 MHz，CPM工作時鐘最高為200 MHz。外設接口大致如下：
(1)SDRAM：64位256 MB容量，由4片64 MB的MT48LC32M16A2TG組成，使用Local Bus的D[0：63]和A[16：28]。
(2)FLASH：32 MB容量，由2片16 MB的S29GL128N組成，設計中該FLASH工作在WORD模式，使用Local Bus的D[0：31]和A[4：29]。
(3)PCI總線：引出一個32位66 MHz的PCI總線，經(jīng)過PCI-PCIe橋片PI7C9X10轉換成為PCIe總線，經(jīng)XMC連接器連接到底板的交換芯片BCM56 338，作為Fabric芯片的管理端口。

2 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的搭建
2．1 準備開發(fā)環(huán)境
通常嵌入Linux的開發(fā)分為主機系統(tǒng)和目標系統(tǒng)，他們之間通過網(wǎng)絡接口和串口互連，網(wǎng)口一般用以下載程序和內核映像文件，串口一般作為console控制臺來使用，在主機通過超級終端與目標系統(tǒng)進行命令交互，就像PC的鍵盤和顯示器。
嵌入Linux系統(tǒng)模型如圖2所示。

2．1．1 安裝開發(fā)編譯環(huán)境
通常主機與目標板的CPU都不相同，需要進行交叉編譯。在本項目中使用了GNU GCC工具鏈。GNUGCC的PowerPC版本需要交叉編譯，所有源代碼可以從FSF的FTP站點。
整個建立過程為：下載源文件、補丁和建立編譯的目錄；建立內核頭文件；建立二進制工具(binutils)；建立初始編譯器(bootstrap gcc)；建立C庫(glibc)；建立全套編譯器(full gcc)。
安裝好之后可以用“which ppc_8xx．gcc”來查找一下產(chǎn)生的目標執(zhí)行文件在哪里。