powerpc的嵌入式數據處理系統設計—計算機信息管理畢業設計論文-資料下載頁

　　

【正文】 臺，用 C 語言編寫。由于處理機采用嵌入式系統，能夠實現軟件的自加載，通常情況下不需要人工干預。軟件設計應用模塊化的原理與概念，遵循“自頂而下” （TOPDOWN）的梯階結構設計方法，把一個大任務分解成若干個相互有聯系的小任務模塊，也就是說，首先規劃高層模塊的目標和約束條件，然后逐層設計關鍵性低層模塊，以及次要的模塊，在主程序的控制下，把各低層功能模塊有機的結合起來，完成系統所規定的任務。在先期開發 BSP 時要對系統底層驅動清楚，也就是對 CPU 及相關的硬件有所了解，主要是 32 位微處理器 PowerPC 860 （上電啟動過程，下載鏡像（image）的方式方法，讀寫 ROM，地址空間分配，MMU，寄存器，中斷定義等） ，這些可以參照硬件資料。再有就是要了解 VxWorks操作系統 image 的生成、image 的種類、image 的下載過程、系統的啟動順序和過程、調試環境的配置及終端調試的方式方法、相應 BSP 設置文件的修改（比如串口或者和網絡． ． ． ） 、BSP 各文件的組成和作用。BSP 主要目錄的組成及主要文件的作用：? 目錄 target/config/all：這個目錄下的文件是所有 BSP 文件共享的，不是特別需要不要更改里面的任何文件。：江南大學繼續教育學院?？普撐? 缺省定義了所有 VxWorks ,可在 BSP目錄下的 文件中用define 或undef 方式來更改設置。： 在 后，完成 BootROM 的第二步初始化。程序從 中的 romInit()跳到這個文件中的 romStart()來執行必要的解壓和 ROM image 的放置。： 完成 Boot ROM image 的初始化和控制。： VxWorks image 的初始化代碼。目錄 target/config/ps/src：涉及系統核心的內容，主要由 target/config/all 中的 中函數調用? 目錄 target/config/bspname：包含系統或者硬件相關的 BSP 文件。Makefile：一些命令行控制 image 的生成。README：BSP 的發布記錄、版本、總的文檔。： 包括所有涉及 CPU 主板的設置及定義（includes， definations） 。：網絡驅動的主要設置文件，主要對 END 驅動設置。：匯編語言文件，是 VxWorks Boot ROM 和 ROM based image 的入口。：PowerPC 的嵌入式數據處理系統設計27匯編語言文件，程序員可以把自己的匯編函數放在這個文件里，在上層調用。VxWorks image 的入口點_sysInit 在這個文件里，是在RAM 中執行的第一個函數。包含一些系統相關的函數例程，提供了一個 boardlevel 的接口，VxWorks 和應用程序可以以 systemindepent 的方式生成。這個文件還能包含目錄 target/config/ps/src 的驅動?？蛇x文件用于 Scsi 設備設置和初始化。可選文件用于所有的串口設置和初始化。ASIC 文件包含 VxWorks Boot ROM 代碼。VxWorks運行在目標機上，完整的連結后的 VxWorks 二進制文件。完全的，連結后帶有符號表的 VxWorks 二進制文件。在本設計中 BSP 被設置包括以下驅動：中斷控制（interrupt controller） 、計時器（timer（sys/aux） ） 、串口 UART。在這基礎上又加了一些必要的自己作的初始化，如一些基本寄存器的設置、并行 I/O的設置、SCC 和 SMC 的初始設置。BSP 和應用程序都可以在“Tornado”上開發。打開 Tornado 選擇新建一個 bootable VxWorks image，選擇建 A BSP，選擇 PPC860，建完后編譯就可以在相應的目錄下生成 VxWorks 的映像文件。VxWorks 生成后可以固化到板上的 Flash ROM 中，每次上電自動運行。 命令分析及任務調度模塊命令分析及任務調度模塊是整個 PowerMBI 模塊應用軟件的核心模塊。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，然江南大學繼續教育學院?？普撐暮蟾鶕畲a來決定把消息發送到具體的單處理任務中。任務的處理為了滿足實時性的要求，都是通過中斷引起的，并且根據任務優先級的高低而設置相應的中斷優先級。PowerMBI 模塊應用到雷達綜合處理機中，在綜合處理機中主機模塊協調整個系統的工作，而對外的控制協調都是通過 PowerMBI 模塊的各種接口傳輸接收命令和數據來實現的。主機模塊通過 VME 總線共享PowerMBI 模塊的雙口 RAM（DPRAM） ，根據協議要求，寫入特定的命令和數據，然后發送中斷，PowerMBI 模塊一接收到中斷，則開始從 DPRAM讀入命令，解析之后分發給相應的任務處理軟件模塊進行處理：如解析出要求 PowerMBI 模塊進一步初始化、開始或停止工作，則進行相應的操作。如解析出 RS485 總線一個或者幾個通道發送，則分別讀入各個通道的發送長度和數據，依次發送。如解析出 RS422 總線一個或者幾個通道發送，則分別讀入各個通道的發送長度和數據，依次發送。如解析出離散量發送，則分別送出各個離散量的有效電平。而 MIL－STD－1553B 總線通信和串口接收是通過獨立的中斷處理函數模塊實現。離散量的輸入通過定時去讀實現的。第五章 結論與展望MPC860 有強大的資源，可以在外圍電路不復雜的情況下實現多路總線通信。VxWorks 實時操作系統具有優秀的任務調度和存儲器管理功能。本設計以 MPC860 作為通信和控制的核心部件配以 VxWorks 實時操作系統組成的嵌入式系統，經過實際調試，已成功地用于某型雷達上，效果良好，實時性很好，很好地滿足了系統的要求。PowerPC 的設計側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，千兆網控制器，CAN 控制器等，客PowerPC 的嵌入式數據處理系統設計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。在硬件上實現通信協議。多核技術將是未來處理器發展的主要趨勢，包括同構和異構多核技術，而不是一味追求更高的處理器主頻。 多核處理器把多個處理器核集成到同一個芯片之上。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勢。通過動態調節電壓/頻率、負載優化分布等，可有效降低功耗。研究表明利用大量簡單的處理器核提高并行性可以取得更好的性能功耗比。參考文獻江南大學繼續教育學院?？普撐腫1] [M].西安：西北工業大學出版社，1995.[2] [美] Gee .機載雷達導論[M].北京：電子工業出版社，2022.[3] [美]Merrill [M].北京：電子工業出版社，2022.[4] 系統開發技術詳解 [M]. 北京：電子工業出版社，2022. [5] [J]. 北京：單片機與嵌入式系統應用雜志社，2022 年 7～12.PowerPC 的嵌入式數據處理系統設計31致謝本文是在陳璟老師的指導下完成的，通過老師的指導我感覺受益匪淺，學到了一些寫作規范和技巧，在理論及寫作上給與我幫助，在此感謝老師的辛勤指導。江南大學繼續教育學院?？普撐母戒?3附錄：調試方法與步驟加載調試程序：在 環境的 DOS 命令窗口中，鍵入 apex ,并車。調試采用模擬雷達回波信號，加載在 Hotlink 板中的雷達回波輸出用SHARC 上，可以模擬各 PRF 不同工作狀態時雷達回波 AD 采樣后的輸出，包括大狀態轉換時復位包的發送。調試時采用各 PRF 各工作方式不斷循環，頻繁的狀態轉換及各狀態獨立時間運行相結合的方法，隨調試時間的延續，PRF 和工作狀態也在不停發生變化。我們知道，軟件具有復現性和穩定性，在硬件環境一定的條件下，軟件運行結果不會因為多次加載而產生不同。在程序定型以后，數據處理以流水線方式運作，當流程驗證正確時，可以認為，數據的處理也是正確的。整個調試時間在 2 個小時以上，以驗證軟件穩定性。VME 中斷觀察：在程序加載完畢后，為便于動態了解程序運行狀況，可以進行 VME中斷觀察。點擊 windowNT 開始菜單/程序/VME Operations/VME Operations File/Local Chassis Asynchronous Event and VME Interrupt Monitor,然后將 VME Interrupt 3 按鈕壓下得到如下圖：在程序正常工作時，除系統校準，GM_WX 工作狀態外，VME Interrupt 3 對應的 Count 將不斷累加。在調試時，若發現該計數長時間不變，說明信處軟件已經停止運行，請使用 APEX_DEBUG 工具觀察 SHARC 板內部數據。各 SHARC 板內部數據觀察：使用 APEX_DEBUG 工具。雙擊 WindowNT 桌面上的 Apex 快捷鍵，點擊 Post_motrem 按鈕，在 Filenme 欄中選定加載用的*.文件，點擊 OK。觀察處理器狀態時使用 Processor state 窗口，觀察數據時使用 Memory 窗口，觀察波形時使用 Plot 窗口，觀察時使用Trace 窗口。這種觀察方法是靜態的，即在使用以后，SHARC 板中的程序將停止運行，變量內容保持程序停止時刻狀態。處理器狀態觀察：附錄在上述操作時，會生成一個處理器狀態窗口，指明各 SHARC 運行程序及運行狀態：0，4 SHARC 工作正常，其余 3 個有異常狀態發生。0上加載的程序執行文件是 ,1.4 上加載的是 .在我們的調試程序中，該窗口中應列有 64 個 SHARC:SHARC 板 SHARC 數 處理器編號前端板 6 0~5脈壓板 0 6 20~25脈壓板 1 6 40~45脈壓板 2 6 10~15脈壓板 3 6 30~35∑路 FFT 板 6 60~65△路 FFT 板 6 50~55CFAR 板 6 70~75雜波板 6 80~85顯示處理板 6 90~95Hotlink 接口板 2 100~101Melbourne 板 2（有一個不用） 99除加載程序為 和 的 SHARC 會以某標識外，其余都應該標識為正常運行（running）,否則即表示有錯誤發生。一般情況下，是發生錯誤的 SHARC 所在處理板或后續與之發生連接關系的處理板故障。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據觀察:點擊畫圖按鈕，從而打開一個 memory 窗口，用于觀察 SHARC 內存或外存中的變量，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。SHARC 板 處理器編號 變量名或地址觀察長度 變量用途前端板 101 Buf s、Buf D＞1 ∑路△路輸出緩存脈壓板 0 5 Output Buf＞1 輸出緩存（到脈壓板）脈壓板 1 21 in ＞1 輸入/轉發緩存（到∑路 FFT 板）脈壓板 2 41 in ＞1 輸入/轉發緩存（到∑路 FFT 板）脈壓板 3 11 in ＞1 輸入/轉發緩存（到△路 FFT 板）∑路 FFT 板 31 in ＞1 輸入/轉發緩存（到△路 FFT 板）△路 FFT 板 66665Output Buf＞1 輸出緩存（到CFAR 板）CFAR 板 550555Output Buf＞1 輸出緩存（到CFAR 板）附錄雜波板 70 0x800000 ＞1 VME 輸出地址顯示處理板 80 Inbuf4 ＞1 輸出緩存（到視頻板）Hotlink 接口板95 out ＞1 輸出緩存視頻板 110 in ＞1 輸入緩存以上觀察的都是流水線上的數據包，包頭的第一個數為數據包的幀計數（SOB） 。除復位包 SOB 標識為 O 外，從 Hotlink 板到視頻板，SOB 差別應在 5 幀以內，如果有某處 SOB 明顯小于其前一塊 SHARC 板，即表示該SHARC 板存在問題。同一塊板不同處理器的 SOB 應不同。故障及排除方法：調試時若確認有錯誤發生，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 分鐘后重新開機調試。如仍有相同錯誤發生，請照單板調試的過程檢查電路板，如有問題，請更換相應電路板，如沒問題再上電調試，仍有錯誤則請教設計人員。