支持Flash的單板計算機嵌入式系統

1 引言

　　在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，為了提高開(kāi)發(fā)效率，大多是采用以一個(gè)與目標板硬件相似的BSP為模板，并在此基礎上修改移植。在這個(gè)過(guò)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 系統介紹

　　采用高性能PowerPC系列器件PPC440EPx為核心設計的一款符合CPCI標準的嵌入式單板計算機系統。

　　該系統集成了豐富的外設接口和調試接口，可用于設備控制、設備管理、通信設備中的通信控制、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備和軍用車(chē)載設備的應用。

　　在調試階段，系統的啟動(dòng)是通過(guò)執行Boot Flash中存儲的bootrom映像文件完成的。Boot Flash器件采用ST公司的PSD835，通過(guò)EBC總線(xiàn)與PPC440EPx相連。EBC總線(xiàn)是PPC440EPx的并行總線(xiàn)。其可以與8位，16位或32位的外部設備通信，最多可支持6個(gè)不同時(shí)序要求的設備。其中，片選0分配給Boot Flash。上電時(shí)，PowerPC會(huì )自動(dòng)訪(fǎng)問(wèn)BootFlash，進(jìn)行系統初始化。操作系統是VxWorks，其映像文件放在NAND Flash中。

　　3 軟件開(kāi)發(fā)流程

　　軟件系統的開(kāi)發(fā)流程是：首先設計bootrom映像文件，并將其燒寫(xiě)到Flash器件中(該器件稱(chēng)為Boot ROM)。上電后，bootrom程序進(jìn)行相應初始化后與Host主機通信，將操作系統映像文件下載到嵌入式系統平臺的RAM中運行。如果程序不正確或需更新，則重新通過(guò)bootrom程序將新的映像文件下載到RAM中。

　　當所有程序都調試成功，整個(gè)系統作為產(chǎn)品發(fā)布。此時(shí)，則需將操作系統和應用程序映像文件燒寫(xiě)到在大容量的flash器件中(如NAND Flash)，系統自動(dòng)將從

　　方案1是傳統設計方案，成本低，可選擇的Flash器件多。但在調試bootrom時(shí)，更新程序非常不方便。需要焊裝Flash器件，很容易導致器件和 PCB板的物理?yè)p壞，而且效率非常低;而方案2從邏輯電路上來(lái)看，與方案1是一樣的。但其由于其使用夾具，器件裝卸簡(jiǎn)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(xiàn)難度。上述兩種方案，Flash的編程都需從PCB上取下，用編程器燒寫(xiě)。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(lái)實(shí)現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，根據嵌入式開(kāi)發(fā)實(shí)際情況，為節約成本、提高工作效率，該系統設計選擇方案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在嵌入式系統中的應用

　　5.1 硬件電路設計

　　該系統使用PSD835的主Flash作為Boot ROM。同時(shí)，還使用該器件的PLD資源實(shí)現一些控制和初始化配置功能。如圖1所示，PSD835的存儲器通過(guò)其CPU接口與PPC440EPx的外部總線(xiàn)接口(EBC)相連。

連接電路比較簡(jiǎn)單，只需將EBC的片選信號、讀信號、地址和數據信號分別與PSD835的對應引腳相連即可。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、片選信號的設置，以及網(wǎng)絡(luò )控制信號的產(chǎn)生等功能。

　在設計實(shí)際硬件電路時(shí)，應注意以下幾點(diǎn)：

　　(1)因為最終產(chǎn)品要通過(guò)NAND Flash啟動(dòng)，因此片選0可通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)或CPLD分別在PSD835和NAND flash的片選信號之間切換。PPC440EPx有8個(gè)bootstrap選項(設置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(xiàn)無(wú)復用地址和數據信號。因此，數據總線(xiàn)與F端口相連。低16位的地址總線(xiàn)與PSD835的ADIO15～AD100相連，高位地址與A端口相連;

　　(3)PPC440EPx的EBC的數據總線(xiàn)的最高位是Data0，地址總線(xiàn)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：TERR和TSTAT。