0 小引

　　Compact PCI(簡(jiǎn)稱CPCI)總線是“PCI總線工業(yè)計(jì)算機(jī)創(chuàng)造商布局”推出的一種工業(yè)計(jì)算機(jī)總線準(zhǔn)則，年來(lái)來(lái)使用發(fā)展最為神速。它由PC機(jī)上的通用總線PCI發(fā)展而來(lái)，既有PCI總線的高帶寬、高機(jī)能、即插即用、價(jià)錢(qián)惠而不費(fèi)等諸多優(yōu)點(diǎn)，又有無(wú)源背板總線VME總線的可靠性。CPCI總線在33MHz時(shí)鐘、32位數(shù)據(jù)寬度的環(huán)境下可達(dá)成峰值132MB/s的帶寬，在66MHz時(shí)鐘、64位數(shù)據(jù)寬度的環(huán)境下可達(dá)成峰值528MB/s的帶寬。

　　PowerPC是1993年IBM、Apple和Motorola公司(其半半導(dǎo)體機(jī)關(guān)即興在分拆為Freescale公司)結(jié)盟協(xié)同設(shè)計(jì)的。PowerPC技術(shù)以RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))為基礎(chǔ)，該技術(shù)由IBM的POWER(機(jī)能優(yōu)化的增強(qiáng)RISC)系統(tǒng)構(gòu)造而來(lái)。PowerPC中的PC代表Performance Computing，PowerPC即超強(qiáng)的高機(jī)能計(jì)算處置器。因PowerPCchip具有高機(jī)能和低功耗的特征，首要使用于嵌入式體系。

　　1 體系構(gòu)造

　　主處置板的體系構(gòu)造框圖見(jiàn)圖1。首要由四有些結(jié)合：電源替換效能模塊、PowerPC效能模塊、外圍接口(RS232串口、Ethernet口及PMC擴(kuò)展接口)效能模塊、CPCI總線(PCI-to-PCI橋)效能模塊。

2 硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 電源替換效能模塊

　　電源設(shè)計(jì)在全部硬件設(shè)計(jì)中十分重要，好的電源設(shè)計(jì)才能確保主處置板正常固定定的任務(wù)。硬件上設(shè)計(jì)有4種電源：主供電電源5V(由表面供)，PowerPC7410內(nèi)核電壓1.8V，橋接chipPC107內(nèi)核電壓2.5V，各chipI/O電壓3.3V。

　　選擇LINEAR公司的DC/DC開(kāi)關(guān)電源模塊實(shí)即興主供電電源5V到1.8V、2.5V和3.3V的電壓替換，每路最大出口電流動(dòng)10A。該DC/DC電源模塊代表了一種面向負(fù)載點(diǎn)電源的時(shí)新架構(gòu)，它明顯地簡(jiǎn)化了電源設(shè)計(jì)任務(wù)。它具有很多優(yōu)良的特征：高功比值、高效力、尺寸小、分量輕、散熱機(jī)能好等，除此之外，它還具局部一項(xiàng)獨(dú)特征能是其無(wú)時(shí)鐘推延電流動(dòng)模式，從而令其能行對(duì)負(fù)載電流動(dòng)的急速變更神速做出相應(yīng)。

　　2.2 PowerPC效能模塊

　　2.2.1 處置器

　　處置器選擇飛思卡爾公司的PowerPC處置器MPC7410。主處置器經(jīng)過(guò)橋接器MPC107拜訪板內(nèi)資源。

　　MPC7410是G4系列的高機(jī)能處置器，G4在G3的基礎(chǔ)上在機(jī)能上有很大提高，首要體現(xiàn)在支援對(duì)稱多處置器(SMP)構(gòu)造和伸入了一流動(dòng)的Alti-Vec技術(shù)來(lái)處置矢量運(yùn)算。AltiVec技術(shù)是一個(gè)128位的SIMD矢量處置伸擎，為第四代PowerPC供了卓絕的處置機(jī)能，使其數(shù)據(jù)處置能力有了數(shù)級(jí)的提升。

　　MPC7410里面主頻最高為500MHz，每個(gè)時(shí)鐘周期至多可以實(shí)行8條指令，就中包含4條矢量運(yùn)算(AltiVec)指令和2條整型指令。經(jīng)過(guò)加以入AltiVec技術(shù)，處置能力達(dá)成了4G FLOPS。而1.8V的低電壓操控大大下降了chip的功耗，容易散熱，從而大大提高了體系的固定定性。

　　MPC7410供了兩種總線模式：60X總線模式和MPX總線模式，兩樣的總線界說(shuō)的記號(hào)也有所兩樣。總線的選擇，可經(jīng)過(guò)MPC7410的EMODE記號(hào)來(lái)選擇，當(dāng)EMODE記號(hào)在HRESET記號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)也為高電平，則選擇了60X總線。反之，當(dāng)EMODE記號(hào)在HRESET記號(hào)變?yōu)楦唠娖綍r(shí)為低電平，則選擇了MPX總線。鑒于60X總線具有優(yōu)良的連接機(jī)能和高數(shù)據(jù)傳輸速比值，在本設(shè)計(jì)中選擇60X總線作為MPC7410和chip組的連接。

　　另外，還可經(jīng)過(guò)對(duì)MPC7410的PLL記號(hào)設(shè)置發(fā)出兩樣的內(nèi)核頻比值，本設(shè)計(jì)中處置器的表面頻比值為100MHz，選擇5倍的頻比值系數(shù)，即處置器主頻為500MHz。

　　2.2.2 L2 Cache

　　MPC7410處置器支援L2 Cache，里面集成了L2Cache接口把持器，供L2 Cache接口的總線時(shí)序把持電路，經(jīng)過(guò)處置器里面L2 Cache把持器可以拜訪Cache存儲(chǔ)器。主處置板上實(shí)即興了總?cè)萘繛?MByte的L2 Cache，數(shù)據(jù)寬度為72位，就中8位為校驗(yàn)位，64位為數(shù)據(jù)位。

　　2.2.3 橋接器

　　橋接器PC107是為PowerPC特意設(shè)計(jì)的橋chip/存儲(chǔ)器把持器，首要實(shí)即興PowerPC到PCI的橋接效能，同步經(jīng)管memory，可以運(yùn)轉(zhuǎn)在高達(dá)133MHz的處置器總線頻比值。PC107供其他嵌入式使用必需的效能：處置器總線接口、PCI總線接口、存儲(chǔ)器把持器、智能輸入/出口信息把持器、I2C把持器、嵌入式可編程中止把持器(EPIC)、雙通道集成DMA把持器、時(shí)鐘把持有些等。依據(jù)在電路中所起的作用兩樣，PC107的任務(wù)方法可分為host mode和agent mode兩種。在host mode模式中，由PC107經(jīng)管存儲(chǔ)器和PCI總線有些，PowerPC為全部體系的主CPU。在agent mode模式中，PC107用于和PCI主橋通訊，PowerPC作為一個(gè)PCI裝備，受PCI主橋的經(jīng)管。本設(shè)計(jì)中PC107的任務(wù)方法為host mode。

　　2.2.4 存儲(chǔ)器

　　主處置板上設(shè)計(jì)有SDRAM存儲(chǔ)器、體系FLASH存儲(chǔ)器、64位用戶FLASH存儲(chǔ)器和NVSRAM存儲(chǔ)器。其容量配備見(jiàn)表1。

　　2.2.4.1 SDRAM

　　在本設(shè)計(jì)中，SDRAM用于寄存操控體系暫時(shí)數(shù)據(jù)以及使用程序的數(shù)據(jù)和代碼，為程序的運(yùn)轉(zhuǎn)和保留暫時(shí)文獻(xiàn)供當(dāng)空。SDRAM的經(jīng)管由me-mory把持器來(lái)實(shí)即興。橋接器PC107供了迅速SDRAM把持器，數(shù)據(jù)寬度配備為64位。PC107的SDRAM接口特征：SDRAM器件務(wù)必與SDRAM的JEDEC規(guī)范兼容，32位和64位數(shù)據(jù)可選寬度，支援頁(yè)面式拜訪，支援8個(gè)物理bank，最大支援1GB的存儲(chǔ)大小。本設(shè)計(jì)中SDRAM的總?cè)萘繛?12MB，總線時(shí)鐘設(shè)計(jì)為100MHz。