基于PowerPC的CPCI工业主板的设计与开发

发布时间：2017-08-21 11:21

  本文关键词：基于PowerPC的CPCI工业主板的设计与开发

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【摘要】：嵌入式单板计算机作为控制系统的核心,其功能和性能决定了整机产品的应用。随着嵌入式计单板机技术的不断发展,单板计算机的运行速度和处理能力等也在不断的提升,而且市场上已经出现了基于新的处理器的高性能单板机,但是其价格昂贵,这让很多开发者无力承担。单板的功能跟性能同样重要,单板能提供的功能是开发者选择的重要参考依据,虽然很多单板都提供了不少功能的支持,但对于控制领域的不断发展,功能需求也越来越多,目前大部分单板机无法完全满足应用。因此,研究设计一款性能高、功能多、性价比高的嵌入式单板机就成为有价值的任务。本文针对单板机的特点,以MPC8247处理器作为核心,设计了一款符合CPCI规范并基于PowerPC架构的工业主控板。论文详细的介绍了硬件的设计过程和系统的开发过程。硬件设计过程包括最小系统的MPC8247设计以及外围电路的设计。为了方便开发和调试,设计了JTAG/COP接口和调试串口等。为了满足用户对单板的功能需求,扩展设计了RS232、USB、以太网等通信接口,同时开发了CPCI,总线接口、SATA硬盘接口、JTAG仿真接口,以及设备的热插拔管理电路。选用Linux作为操作系统,对交叉编译、下载、启动过程进行了分析,移植U-boot到单板,移植裁减Linux内核,制作根文件系统,制作jffs2用户文件系统。此次设计的工控主板,能方便构建工程应用所需的自动控制系统,而且功能完善、性能较高、成本较低,该板作为工业主控板的应用将会有较好的前景。
【关键词】：主控板 CPCI PowerPC 嵌入式 U-boot
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP368.2;TP332
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 研究背景及意义12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 研究主要内容13-16
• 第二章 CompactPCI规范和PowerPC架构介绍16-22
• 2.1 CompactPCI规范16-19
• 2.1.1 单板计算机总线对比16
• 2.1.2 CompactPCI介绍16-19
• 2.1.2.1 技术产生的背景16-17
• 2.1.2.2 CPCI技术的发展17-18
• 2.1.2.3 CPCI技术的发展方向18
• 2.1.2.4 CPCI技术的特点18
• 2.1.2.5 CPCI技术在国内外的发展和应用18-19
• 2.2 PowerPC架构19-22
• 2.2.1 PowerPC的发展19-20
• 2.2.2 PowerPC的特点20
• 2.2.3 PowerPC的应用20-22
• 第三章 硬件设计22-42
• 3.1 总体结构设计22-28
• 3.1.1 需求分析22-23
• 3.1.2 处理器选择23-26
• 3.1.3 处理器MPC8247介绍26-27
• 3.1.4 总体框架设计27-28
• 3.2 最小系统设计28-36
• 3.2.1 电源设计29-30
• 3.2.2 振荡电路设计30
• 3.2.3 复位电路设计30-32
• 3.2.4 存储设备32-34
• 3.2.5 JTAG接口电路设计34
• 3.2.6 串行调试接口设计34-36
• 3.3 外围电路设计36-40
• 3.3.1 CPCI总线电路36
• 3.3.2 以太网接口电路设计36-37
• 3.3.3 USB接口电路设计37-38
• 3.3.4 串行通信接口电路设计38
• 3.3.5 SATA接口电路设计38-39
• 3.3.6 热插拔管理电路设计39
• 3.3.7 资源管理电路39-40
• 3.4 硬件测试40-42
• 第四章 嵌入式开发环境搭建与U-boot移植42-48
• 4.1 嵌入式开发环境构建42-44
• 4.1.1 嵌入式系统选择42
• 4.1.2 PowerPC-Linux交叉编译环境构建42-44
• 4.2 U-boot移植44-48
• 4.2.1 U-boot简介44-45
• 4.2.2 U-boot移植过程45-46
• 4.2.3 U-boot的升级46-48
• 第五章 Linux内核移植与根文件系统的制作48-56
• 5.1 Linux内核启动过程48
• 5.2 内核配置与编译48-50
• 5.3 Linux内核下载50
• 5.3.1 U-boot的环境配置50
• 5.3.2 配置ftp服务器并下载内核50
• 5.4 文件系统的构建50-56
• 5.4.1 根文件系统简介50-51
• 5.4.2 NFS根文件系统的构建51-52
• 5.4.3 ramdisk文件系统构建52
• 5.4.4 jffs根文件系统构建52-53
• 5.4.5 MTD-jffs2文件系统53-56
• 第六章 其他设备56-58
• 6.1 SATA硬盘的使用56
• 6.2 PCI设备的使用56-58
• 第七章 结论58-60
• 7.1 论文主要成果58
• 7.2 展望及不足58-60
• 参考文献60-62
• 致谢62-64
• 作者和导师简介64-65
• 附件65-66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：712586