本文關(guān)鍵詞：基于PowerPC的CPCI工業(yè)主板的設(shè)計(jì)與開發(fā)

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【摘要】：嵌入式單板計(jì)算機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心,其功能和性能決定了整機(jī)產(chǎn)品的應(yīng)用。隨著嵌入式計(jì)單板機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,單板計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度和處理能力等也在不斷的提升,而且市場上已經(jīng)出現(xiàn)了基于新的處理器的高性能單板機(jī),但是其價格昂貴,這讓很多開發(fā)者無力承擔(dān)。單板的功能跟性能同樣重要,單板能提供的功能是開發(fā)者選擇的重要參考依據(jù),雖然很多單板都提供了不少功能的支持,但對于控制領(lǐng)域的不斷發(fā)展,功能需求也越來越多,目前大部分單板機(jī)無法完全滿足應(yīng)用。因此,研究設(shè)計(jì)一款性能高、功能多、性價比高的嵌入式單板機(jī)就成為有價值的任務(wù)。本文針對單板機(jī)的特點(diǎn),以MPC8247處理器作為核心,設(shè)計(jì)了一款符合CPCI規(guī)范并基于PowerPC架構(gòu)的工業(yè)主控板。論文詳細(xì)的介紹了硬件的設(shè)計(jì)過程和系統(tǒng)的開發(fā)過程。硬件設(shè)計(jì)過程包括最小系統(tǒng)的MPC8247設(shè)計(jì)以及外圍電路的設(shè)計(jì)。為了方便開發(fā)和調(diào)試,設(shè)計(jì)了JTAG/COP接口和調(diào)試串口等。為了滿足用戶對單板的功能需求,擴(kuò)展設(shè)計(jì)了RS232、USB、以太網(wǎng)等通信接口,同時開發(fā)了CPCI,總線接口、SATA硬盤接口、JTAG仿真接口,以及設(shè)備的熱插拔管理電路。選用Linux作為操作系統(tǒng),對交叉編譯、下載、啟動過程進(jìn)行了分析,移植U-boot到單板,移植裁減Linux內(nèi)核,制作根文件系統(tǒng),制作jffs2用戶文件系統(tǒng)。此次設(shè)計(jì)的工控主板,能方便構(gòu)建工程應(yīng)用所需的自動控制系統(tǒng),而且功能完善、性能較高、成本較低,該板作為工業(yè)主控板的應(yīng)用將會有較好的前景。
【關(guān)鍵詞】：主控板 CPCI PowerPC 嵌入式 U-boot
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP368.2;TP332
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-16
• 1.1 研究背景及意義12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究主要內(nèi)容13-16
• 第二章 CompactPCI規(guī)范和PowerPC架構(gòu)介紹16-22
• 2.1 CompactPCI規(guī)范16-19
• 2.1.1 單板計(jì)算機(jī)總線對比16
• 2.1.2 CompactPCI介紹16-19
• 2.1.2.1 技術(shù)產(chǎn)生的背景16-17
• 2.1.2.2 CPCI技術(shù)的發(fā)展17-18
• 2.1.2.3 CPCI技術(shù)的發(fā)展方向18
• 2.1.2.4 CPCI技術(shù)的特點(diǎn)18
• 2.1.2.5 CPCI技術(shù)在國內(nèi)外的發(fā)展和應(yīng)用18-19
• 2.2 PowerPC架構(gòu)19-22
• 2.2.1 PowerPC的發(fā)展19-20
• 2.2.2 PowerPC的特點(diǎn)20
• 2.2.3 PowerPC的應(yīng)用20-22
• 第三章 硬件設(shè)計(jì)22-42
• 3.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-28
• 3.1.1 需求分析22-23
• 3.1.2 處理器選擇23-26
• 3.1.3 處理器MPC8247介紹26-27
• 3.1.4 總體框架設(shè)計(jì)27-28
• 3.2 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)28-36
• 3.2.1 電源設(shè)計(jì)29-30
• 3.2.2 振蕩電路設(shè)計(jì)30
• 3.2.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)30-32
• 3.2.4 存儲設(shè)備32-34
• 3.2.5 JTAG接口電路設(shè)計(jì)34
• 3.2.6 串行調(diào)試接口設(shè)計(jì)34-36
• 3.3 外圍電路設(shè)計(jì)36-40
• 3.3.1 CPCI總線電路36
• 3.3.2 以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)36-37
• 3.3.3 USB接口電路設(shè)計(jì)37-38
• 3.3.4 串行通信接口電路設(shè)計(jì)38
• 3.3.5 SATA接口電路設(shè)計(jì)38-39
• 3.3.6 熱插拔管理電路設(shè)計(jì)39
• 3.3.7 資源管理電路39-40
• 3.4 硬件測試40-42
• 第四章 嵌入式開發(fā)環(huán)境搭建與U-boot移植42-48
• 4.1 嵌入式開發(fā)環(huán)境構(gòu)建42-44
• 4.1.1 嵌入式系統(tǒng)選擇42
• 4.1.2 PowerPC-Linux交叉編譯環(huán)境構(gòu)建42-44
• 4.2 U-boot移植44-48
• 4.2.1 U-boot簡介44-45
• 4.2.2 U-boot移植過程45-46
• 4.2.3 U-boot的升級46-48
• 第五章 Linux內(nèi)核移植與根文件系統(tǒng)的制作48-56
• 5.1 Linux內(nèi)核啟動過程48
• 5.2 內(nèi)核配置與編譯48-50
• 5.3 Linux內(nèi)核下載50
• 5.3.1 U-boot的環(huán)境配置50
• 5.3.2 配置ftp服務(wù)器并下載內(nèi)核50
• 5.4 文件系統(tǒng)的構(gòu)建50-56
• 5.4.1 根文件系統(tǒng)簡介50-51
• 5.4.2 NFS根文件系統(tǒng)的構(gòu)建51-52
• 5.4.3 ramdisk文件系統(tǒng)構(gòu)建52
• 5.4.4 jffs根文件系統(tǒng)構(gòu)建52-53
• 5.4.5 MTD-jffs2文件系統(tǒng)53-56
• 第六章 其他設(shè)備56-58
• 6.1 SATA硬盤的使用56
• 6.2 PCI設(shè)備的使用56-58
• 第七章 結(jié)論58-60
• 7.1 論文主要成果58
• 7.2 展望及不足58-60
• 參考文獻(xiàn)60-62
• 致謝62-64
• 作者和導(dǎo)師簡介64-65
• 附件65-66

【參考文獻(xiàn)】

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4 陳曉東;蘇宛新;王化龍;;嵌入式SATA存儲系統(tǒng)的研究[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2008年04期

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本文編號：712586