基于PowerPC的高速處理系統設計

　　2.2 存儲模塊

　　內存主要用于存放用戶(hù)數據和代碼，為程序運行和保存臨時(shí)數據提供空間，高速、大容量的內存可以提高系統運行效率。P1010內部集成的DDR控制器支持DDR3和DDR3L兩種內存芯片，本設計采用四片256M*8bit、支持800MHz操作頻率的DDR3芯片K4B2G0846C-HCK0并聯(lián)，實(shí)現了總共1GB的內存空間。四個(gè)芯片并聯(lián)支持最高800MHz×2×4×8bit=51.2Gb/s的數據傳輸速率。

　　2.3 配置模塊

　　P1010的大多數功能可通過(guò)在 信號的上升沿采樣POR配置引腳的值來(lái)設定，本項目通過(guò)上下拉電阻和撥碼開(kāi)關(guān)電路對相關(guān)POR引腳值進(jìn)行了配置，主要配置內容如表1所示，其中1表示上拉至高電平，0表示下拉至低電平。

　　要使P1010正常工作，必須通過(guò)CPLD對系統上電時(shí)序、復位信號、JTAG相關(guān)引腳等進(jìn)行配置，另外，CPLD還可以用于POR引腳配置、系統擴展和整體控制等。

　　2.4 接口模塊

　　為實(shí)現系統開(kāi)發(fā)過(guò)程中與外部主機的通信，本項目采用SP3232芯片實(shí)現了符合EIA/TIA-232-F標準的串口通信，采用RGMII物理層收發(fā)器VSC8641和一個(gè)用于電纜接口隔離的磁性模塊24HSS1041-2LF實(shí)現了網(wǎng)口通信。

　　P1010的SATA控制器可提供最高3.0Gbps的數據傳輸速率，通過(guò)外接SATA硬盤(pán)可以實(shí)現結構健康監測數據的快速存儲，方便后期回放和研究。

　　P1010內部?jì)H集成了PCI-E控制器，為實(shí)現CPCI總線(xiàn)方式的數據傳輸，本項目采用橋接芯片PEX8112實(shí)現PCI-E和CPCI接口的轉換。PCI-E接口的參考時(shí)鐘為100MHz，由PI6C557-05和一個(gè)25MHz的無(wú)源晶振產(chǎn)生。

　　3 系統測試

　　高速處理系統的PCB板，大小為100mm×160mm，厚度不超過(guò)15mm。符合嵌入式應用對于小體積的要求。硬件調試成功后即可進(jìn)行嵌入式Linux系統移植。

　　本文采用飛思卡爾提供的、面向Linux的軟件開(kāi)發(fā)包Freescale Linux SDK for QorIQ Processors為高速處理系統開(kāi)發(fā)嵌入式Linux系統，通過(guò)修改SDK中P1010rdb的配置文件得到適用于高速處理系統的配置文件，并在此基礎上生成可從NOR FLASH加載的u-boot以及Linux內核和根文件系統。首先，將u-boot寫(xiě)入NOR FLASH[7]，系統上電后可在超級終端看到如圖2所示的反饋信息，表示u-boot移植成功。

　　內核和根文件系統有網(wǎng)絡(luò )和本地兩種加載方式，在系統調試階段，一般采用網(wǎng)絡(luò )加載方式，方便調試過(guò)程中反復修改。系統調試完成后，將其寫(xiě)入FLASH等非易失性存儲器，采用本地加載方式，使系統可脫離主機獨立運行。

　　系統移植成功后即可進(jìn)行系統性能測試。在主機上編寫(xiě)C語(yǔ)言程序實(shí)現對1000個(gè)數的快速排序、選擇排序、插入排序，使用gcc編譯器生成Linux系統上的可執行文件，將其加載到高速處理系統中并運行，得到它們需要的時(shí)間分別為0.124s、0.376s和0.438s，可見(jiàn)高速處理系統具有較強的數據處理能力。

　　4 結語(yǔ)

　　本項目設計并實(shí)現了用于結構健康監測的高速處理系統設計，該系統具有高速的數據處理和傳輸能力，可以滿(mǎn)足結構健康監測系統的要求，具有小體積、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。該系統可以移植嵌入式Linux系統，為后期各種算法的開(kāi)發(fā)和移植提供了便利。該系統在實(shí)際使用過(guò)程中可以根據監測數據迅速的對飛機的健康狀態(tài)做出評估，也可以用作其他結構的結構健康監測系統的數據處理中心。