支持Flash的單板計(jì)算機(jī)嵌入式系統(tǒng)

1 引言

　　在實(shí)際開發(fā)中，為了提高開發(fā)效率，大多是采用以一個(gè)與目標(biāo)板硬件相似的BSP為模板，并在此基礎(chǔ)上修改移植。在這個(gè)過程中.除了CPU以外，另一個(gè)重要的器件就是裝有啟動(dòng)程序的Flash器件。

　　2 系統(tǒng)介紹

　　采用高性能PowerPC系列器件PPC440EPx為核心設(shè)計(jì)的一款符合CPCI標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式單板計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

　　該系統(tǒng)集成了豐富的外設(shè)接口和調(diào)試接口，可用于設(shè)備控制、設(shè)備管理、通信設(shè)備中的通信控制、協(xié)議處理、路由處理和網(wǎng)關(guān)處理等。其主要是面向航空設(shè)備和軍用車載設(shè)備的應(yīng)用。

　　在調(diào)試階段，系統(tǒng)的啟動(dòng)是通過執(zhí)行Boot Flash中存儲(chǔ)的bootrom映像文件完成的。Boot Flash器件采用ST公司的PSD835，通過EBC總線與PPC440EPx相連。EBC總線是PPC440EPx的并行總線。其可以與8位，16位或32位的外部設(shè)備通信，最多可支持6個(gè)不同時(shí)序要求的設(shè)備。其中，片選0分配給Boot Flash。上電時(shí)，PowerPC會(huì)自動(dòng)訪問BootFlash，進(jìn)行系統(tǒng)初始化。操作系統(tǒng)是VxWorks，其映像文件放在NAND Flash中。

　　3 軟件開發(fā)流程

　　軟件系統(tǒng)的開發(fā)流程是：首先設(shè)計(jì)bootrom映像文件，并將其燒寫到Flash器件中(該器件稱為Boot ROM)。上電后，bootrom程序進(jìn)行相應(yīng)初始化后與Host主機(jī)通信，將操作系統(tǒng)映像文件下載到嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的RAM中運(yùn)行。如果程序不正確或需更新，則重新通過bootrom程序?qū)⑿碌挠诚裎募螺d到RAM中。

　　當(dāng)所有程序都調(diào)試成功，整個(gè)系統(tǒng)作為產(chǎn)品發(fā)布。此時(shí)，則需將操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序映像文件燒寫到在大容量的flash器件中(如NAND Flash)，系統(tǒng)自動(dòng)將從

　　方案1是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，成本低，可選擇的Flash器件多。但在調(diào)試bootrom時(shí)，更新程序非常不方便。需要焊裝Flash器件，很容易導(dǎo)致器件和 PCB板的物理損壞，而且效率非常低;而方案2從邏輯電路上來看，與方案1是一樣的。但其由于其使用夾具，器件裝卸簡單，程序更新比方案1方便。但夾具成本較高，可靠性差，并且一般夾具體積較大，這就增加了PCB的布局、布線難度。上述兩種方案，F(xiàn)lash的編程都需從PCB上取下，用編程器燒寫。顯然，這樣的工作效率較低。方案3則采用支持ISP功能的Flash器件來實(shí)現(xiàn)Boot ROM，這就使得程序更新變得非常方便，極大提高工作效率。因此，根據(jù)嵌入式開發(fā)實(shí)際情況，為節(jié)約成本、提高工作效率，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇方案3?？紤]到 bootrom映像文件一般較小，選用ST公司的512 KB的Flash器件PSD835。

　　5 PSD835在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　5.1 硬件電路設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)使用PSD835的主Flash作為Boot ROM。同時(shí)，還使用該器件的PLD資源實(shí)現(xiàn)一些控制和初始化配置功能。如圖1所示，PSD835的存儲(chǔ)器通過其CPU接口與PPC440EPx的外部總線接口(EBC)相連。

連接電路比較簡單，只需將EBC的片選信號(hào)、讀信號(hào)、地址和數(shù)據(jù)信號(hào)分別與PSD835的對(duì)應(yīng)引腳相連即可。其他引腳被該器件的PLD使用，主要完成串口工作模式、PPC440EPx啟動(dòng)方式、片選信號(hào)的設(shè)置，以及網(wǎng)絡(luò)控制信號(hào)的產(chǎn)生等功能。

　在設(shè)計(jì)實(shí)際硬件電路時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

　　(1)因?yàn)樽罱K產(chǎn)品要通過NAND Flash啟動(dòng)，因此片選0可通過撥碼開關(guān)或CPLD分別在PSD835和NAND flash的片選信號(hào)之間切換。PPC440EPx有8個(gè)bootstrap選項(xiàng)(設(shè)置CPU的時(shí)鐘、啟動(dòng)、寄存器的初始值等)，可以使用CPLD進(jìn)行改變;

　　(2)PPC440EPx的EBC總線無復(fù)用地址和數(shù)據(jù)信號(hào)。因此，數(shù)據(jù)總線與F端口相連。低16位的地址總線與PSD835的ADIO15～AD100相連，高位地址與A端口相連;

　　(3)PPC440EPx的EBC的數(shù)據(jù)總線的最高位是Data0，地址總線的最高位是Addr2。連接時(shí)，注意不要將順序接反;

　　(4)為了提高編程速度，添加了2個(gè)JTAG信號(hào)：TERR和TSTAT。