cpci总线背景下嵌入式计算机通用接口设计研究

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1、CPCI总线背景下嵌入式计算机通用接口设计研究　　摘要本文主要针对CPCI总线总线背景下，嵌入式计算机设计过程中遇到的相关问题，对其通过接口的设计进行了分析和研究。采用现场编程技术与软件、硬件设计相结合的方式，运用相应的技术，有效实现了CPCI总线背景下嵌入式计算机通用接口的设计，并成功在工程实践中得到了应用。【关键词】CPCI总线嵌入式计算机通用接口设计随着微电子技术的发展，嵌入式计算机的应用领域越来越广泛。所谓的嵌入式计算机，实际上属于一种专用计算机的范畴，是针对某个特定应用而言的，由计算机技术、半导

2、体技术以及不同行业的实际应用结合后的产物。其系统以应用为中心，以计算机为基础，对于功能、可靠性、成本、体积等都有着严格的要求。与普通计算机相比，嵌入式计算机对于设计的要求较高，追求在最小的面积上实现最佳的性能。本文探讨的通用接口，指的是主板与各个扩展板之间的硬件接口和软件接口。通过这个接口，主板能够对扩展板进行控制，并通过扩展板实现数据收发、数据采集功能。1CPCI总线背景下的嵌入式计算机5CPCI，是对紧凑型外围设备互联的简称，在此背景下设计的嵌入式计算机，具有体积小、性能强、结构紧凑、安全可靠等特点，

3、可以应用于十分恶劣的环境条件中。就目前的发展形式看，由于其强大的环境适应能力以及电磁兼容性，加上设备对于振动、冲击、高温、灰尘等有着较好的防护能力，在通讯、仪表仪器、汽车、航空航天、军事等多个领域获得了广泛应用。为了满足功能和应用环境的特殊要求，在对嵌入式计算机进行设计时，要坚持模块化的设计思想，将主板、功能元件、电源等安装在坚固的机箱内，通过CPCI总线与主板的连接，实现系统功能。本文提到的通用接口，是指主板与不同功能扩展板之间的硬件和软件接口，利用这个接口，可以实现主板对于扩展板的控制，以及相关数据的

4、采集和传输功能。2通用接口的设计根据功能需求和成本投入的不同，通用接口的设计方法也是多种多样的，这里采用的是现场编程技术与软件、硬件设计相结合的方法，结合通用总线接口设计技术、数据库共享实时访问技术、数据交换技术等，利用相关的电路设计和函数设计，对CPCI总线背景下的嵌入式计算机通用接口进行设计。5接口主要包括硬件和软件两个部分，软件部分的设计重点在于信息格式的定义、功能的划分以及数据结构的确定，是对系统功能的实现；硬件部分则是指功能扩展模块上的硬件接口，可以为系统提供通用化和标准化的数据交换平台。一般情

5、况下，通用设备的驱动程序位于系统主板上，而逻辑设备的驱动程序则位于扩展板上。在系统中设置共享数据存储区域，可以实现主板对于扩展板的控制，以及相互之间的数据和信息交换。2.1硬件设计通用接口的硬件设计，主要是针对扩展板通用硬件接口设计和总线接口设计而言的。在对通用硬件接口进行设计时，需要注意以下几个方面的问题：（1）CPCI总线接口设计：COCI作为一种同步总线，其总线宽度为32位，最大支持扩容至64位，最高工作频率为64Mhz，具备良好的数据传输速度和吞吐率。同时CPCI总线支持自动化配置，程序可以在初始

6、化的过程中自动完成对存储空间等资源的分配，因此CPCI总线背景下的设备均支持即插即用的功能。CPCI总线接口主要包括外围控制、总线桥接芯片和匹配电路，其数据信号主要通过反射的方式进行传播，因此，在对外围控制和匹配电路进行设计时，要按照相应的规范进行，以保证总线信号的完整性。（2）可编程逻辑芯片：主要用于实现地址译码、内部寄存器以及双口R5AM的访问控制等功能。在设计中，使用Lattice公司生产的M4A5192/96现场可编程逻辑阵列实现。该芯片的基本工作电压为5V，CPCI兼容，内部拥有192个宏单元，

7、16个单向输入引脚，同时支持边界扫描测试，可以实现在线编程。（3）双口RAM以及数据定义：双口RAM是实现主板与扩展板之间数据交换的基础，在设计时，需要根据其功能的差异，对数据结构进行定义，将其划分为相互独立的存储区。扩展板的处理器可以从自身不同的功能分区读取相应的参数，并依据参数实现对自身硬件的管理和控制。2.2软件设计对于通用接口而言，其软件主要是基于多任务操作系统VxWorks进行设计，从而实现通信、存储器优化管理、中断管理服务等系统功能。2.2.1主板程序的功能和函数5主板上运行的程序为通用设备的

8、驱动程序，存在于系统内存之中，优先级较高。主板在运行过程中，可以通过CPCI总线技术，实现对硬件接口的初始化和控制，通过双口RAM，实现数据的交换和传输。其自身的功能众多，可以通过相应的函数实现。以扩展板初始化为例，该功能主要由General–Slave-Initial（VendorlD，DevieelD，Ver，Initfile）函数实现，主要是对扩展板的生产厂商、设备版本号、相关参数、配置文件的路径等信息进行读取，并将相应