基于MPC8280的智能串口模塊設(shè)計(jì)

摘要：基于MPC8280的智能串口模塊用于擴(kuò)展CompactPCI計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的串行通信接口。在模塊設(shè)計(jì)中，通過使用HB6芯片，實(shí)現(xiàn)非透明PCI橋；通過外接收發(fā)電路，實(shí)現(xiàn)PowerPC微處理器自帶的四路RS 422接口。該智能模塊具有單獨(dú)處理能力，在基于CompactPCI總線的系統(tǒng)中既可作主模塊又可作從模塊。該模塊已經(jīng)投入使用，在使用過程中性能穩(wěn)定。
關(guān)鍵詞：PowerPC；HB6；RS 422；CompactPCI

隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，微處理器的處理能力大幅提升。嵌入式處理器在通信設(shè)備、消費(fèi)電子、軍用電子等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。在軍用電子領(lǐng)域，微處理器的處理速度、功耗及工作溫度更是有嚴(yán)格的要求。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中串口模塊智能化已經(jīng)成為趨勢(shì)，為了能夠更好地對(duì)各種設(shè)備和接口進(jìn)行控制，逐漸開始在模塊中使用微處理器，并移植嵌入式操作系統(tǒng)進(jìn)行控制管理。該模塊使用了PowerPC家族中的MPC8280作微處理器，搭配HB6進(jìn)行了非透明橋設(shè)計(jì)，并在本板上移植了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VXWORKS。

1 硬件設(shè)計(jì)
智能串口模塊是基于G2處理器MPC8280的6U尺寸CPCI總線模塊，符合PICMIG2．0R3．O。處理器采用Freescale公司MPC8280，主頻450 MHz，最高處理性能885 MIPS，內(nèi)嵌高速緩沖器(指令16 KB，數(shù)據(jù)16 KB)，支持32位整型運(yùn)算及硬件單／雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算，最大功耗為2．3W；提供板載64位128 MB SDRAM，64位32 MB FLASH，E2PROM等存儲(chǔ)設(shè)備。
I／O接口方面提供了四個(gè)串行接口，支持異步／同步方式，支持RS 232／RS 422電氣接口標(biāo)準(zhǔn)。其中，異步方式的單口最大速率115．2 Kb／s，同步方式的單口最大速率1 Mb／s(實(shí)際性能根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷決定)；提供一個(gè)USB 1．1標(biāo)準(zhǔn)接口，與串行接口4復(fù)用信號(hào)；提供一個(gè)系統(tǒng)控制臺(tái)接口，接口符合串行異步RS 232標(biāo)準(zhǔn)，速率為9 600 b／s；提供兩個(gè)以太網(wǎng)接口，支持10／100 Mb／s及半／全雙工白適應(yīng)，接口定義符合PICMG 2．16標(biāo)準(zhǔn)定義。
CPCI總線接口采用非透明橋設(shè)計(jì)，使用PCI6254芯片，配置其工作在通用模式下，總線為32 b數(shù)據(jù)寬度，33 MHz總線時(shí)鐘。
該智能串口模塊最大可提供四個(gè)RS 422接口(可跳線選擇為RS 232)，兩個(gè)10／100 Mb／s及半／全雙工自適應(yīng)以太網(wǎng)接口，可滿足大多數(shù)軍用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通信需求。采用非通明PCI橋設(shè)計(jì)，使之與主板的通信智能化，可應(yīng)用于要求苛刻、環(huán)境惡劣的機(jī)載、車載、艦載計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。模塊原理框圖如圖1所示。

1．1 通信接口設(shè)計(jì)
MPC8280專為串行通信優(yōu)化而內(nèi)嵌通信處理器(CPM)。CPM是一個(gè)32位RISC通信處理器(CP)，有自己的ROM和RAM，存放著自己的微代碼，它可以為需要通信能力的設(shè)備提供一個(gè)靈活、完整的解決方案，同時(shí)降低系統(tǒng)頻率和能耗。CP提供了多個(gè)綜合的通信通道，可以處理低層次的協(xié)議。
CPM模塊提供的對(duì)外接口如表1所示。