一種基于MPC5200B處理器的LBE總線單板計算機制造技術

本實用新型專利技術采用PowerPC?SOC低功耗處理器MPC5200B作為主控核心，SOC處理器本身集成了內存控制器、局部總線控制器、UART控制器、網絡控制器IDE控制器等設備，無需外擴橋片，直接擴展內存、程序存儲器等處理器運行的最小系統(tǒng)，在處理器局部總線上掛接FPGA，并通過FPGA設計技術擴展測溫、UART串口、開關量輸入輸出、ARINC429、LBE總線等對外接口，極大的提高了計算機板集成度，降低了計算機板功耗，無需特殊的散熱措施即可長時間穩(wěn)定可靠工作，解決了LBE總線應用系統(tǒng)小型化、低功耗的設計問題。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本技術屬于計算機
，涉及一種嵌入式單板計算機，基于MPC5200B處理器和航空LBE總線，適用于機載、車載、艦載、工業(yè)控制等惡劣應用環(huán)境。技術背景目前的LBE總線單板計算機通常采用主處理器加配套橋片的架構，存在系統(tǒng)架構復雜、集成度不高、電源系統(tǒng)復雜、功耗大等缺點，在一些對體積、功耗要求較高以及散熱條件差的場合無法滿足應用需求，相應在長時間穩(wěn)定運行等指標上也存在一定的不足
技術實現(xiàn)思路
本技術針對越來越多LBE總線應用系統(tǒng)小型化、低功耗、高可靠的設計要求，采用了一種PowerPC SOC處理器與FPGA相結合設計技術，極大的提高了 LBE總線計算機板的集成度并降低了功耗，提高了系統(tǒng)可靠性。本技術采用PowerPC SOC低功耗處理器MPC5200B作為主控核心，SOC處理器本身集成了內存控制器、局部總線控制器、UART控制器、網絡控制器IDE控制器等設備，無需外擴橋片，直接擴展內存、程序存儲器等處理器運行的最小系統(tǒng)，在處理器局部總線上掛接FPGA，并通過FPGA設計技術擴展測溫、UART串口、開關量輸入輸出、ARINC429、LBE總線等對外接口，極大的提高了計算機板集成度，降低了計算機板功耗，無需特殊的散熱措施即可長時間穩(wěn)定可靠工作，解決了 LBE總線應用系統(tǒng)小型化、低功耗的設計問題。具體如下一種LBE總線單板計算機，包括=PowerPC SOC處理器、FPGA, LPB總線、網路變壓器，DDR2SDRAM，網絡PHY，RS232接口收發(fā)器，單芯片電子盤，F(xiàn)lash存儲器，測溫信號驅動，RS422接口收發(fā)器，開關量驅動，429總線收發(fā)器，LBE總線驅動，10/100M自適應網口，RS232串口，測溫接口，8路RS422接口，16路開關量，I發(fā)2收429總線接口，LBE總線；PowerPC SOC處理器通過LPB總線與Flash存儲器和FPGA相連，通過內部集成的SDRAM控制器與DDR2SDRAM相連，通過網絡控制器與網絡PHY相連，通過UART控制器與RS422接口收發(fā)器相連，通過IDE控制器與單芯片電子盤相連；FPGA分別與測溫信號驅動、RS422接口收發(fā)器、開關量驅動、429總線收發(fā)器、LBE總線驅動相連；FPGA通過測溫信號驅動輸出到測溫接口、通過RS422接口收發(fā)器輸出到RS422接口、通過開關量驅動輸出到開關量、通過429總線收發(fā)器輸出到429總線接口、通過LBE總線驅動輸出到LBE總線；PowerPC SOC處理器通過網絡PHY和網路變壓器輸出到10/1OOM自適應網口、通過RS232接口收發(fā)器輸出到RS232串口。進一步地，所述PowerPC SOC處理器的型號為MPC5200B。進一步地，所述FPGA內部包括如下硬件模塊地址譯碼控制模塊)，測溫通道控制器)，UART控制器，開關量中斷控制器，429控制器，LBE總線控制器；地址譯碼控制模塊根據(jù)LPB總線進入FPGA的信號譯碼出測溫通道控制器、UART控制器、開關量中斷控制器、429控制器、LBE總線控制器所需的片選和控制信號；測溫通道控制器、UART控制器、開關量中斷控制器、429控制器、LBE總線控制器的數(shù)據(jù)、地址、讀寫信號連接到LPB總線上。本技術的有益效果是本技術在160mmX IOOmm板面上集成了 760MIPS處理能力的處理器、256MB板貼內存、16MB Flash存儲器、4GB單芯片電子盤、I路RS232接口、I路10/100M自適應以太網口、8路RS422串口、2收I發(fā)ARINC429接口、16路開關量接口、3路溫度測量接口、33MHz16bit LBE總線接口，整板功耗彡7. 5W，在-40°C 70°C環(huán)境溫度下可長時間可靠工作。附圖說明圖I是基于MPC5200B處理器的LBE總線單板計算機功能結構框圖。圖2是板上FPGA內部功能結構框圖。 具體實施方式以下結合附圖對本技術做詳細描述。本技術的功能結構框圖如圖I所示，圖中I為PowerPC SOC處理器MPC5200B，2為FPGA，3為LPB總線，4為網路變壓器，5為DDR2SDRAM，6為網絡PHY，7為RS232接口收發(fā)器，8為單芯片電子盤，9為Flash存儲器，10為測溫信號驅動，11為RS422接口收發(fā)器，12為開關量驅動，13為429總線收發(fā)器，14為LBE總線驅動，15為10/100M自適應網口，16為RS232串口，17為測溫接口，18為8路RS422接口，19為16路開關量，20為I發(fā)2收429總線接口，21為LBE總線。PowerPC SOC處理器I是整板的控制器核心，通過LPB總線3與Flash存儲器9和FPGA 2相連，通過內部集成的SDRAM控制器與DDR2 SDRAM 5相連，通過網絡控制器與網絡PHY 6相連，通過UART控制器與RS422接口收發(fā)器7相連，通過IDE控制器與單芯片電子盤8相連。FPGA內部實現(xiàn)了地址譯碼控制、測溫通道控制、UART協(xié)議處理、開關量中斷控制、429協(xié)議處理器、LBE總線控制等功能，分別與測溫信號驅動10、RS422接口收發(fā)器11、開關量驅動12、429總線收發(fā)器13、LBE總線驅動14等信號驅動和收發(fā)器相連。PowerPC SOC處理器I通過網絡PHY 6和網路變壓器4輸出到10/100M自適應網口 15，PowerPC SOC處理器I通過RS232接口收發(fā)器7輸出到RS232串口 16，F(xiàn)PGA通過測溫信號驅動10輸出到測溫接口 17，？ 6么通過1 422接口收發(fā)器11輸出到1 422接口 18，F(xiàn)PGA通過開關量驅動12輸出到開關量19，F(xiàn)PGA通過429總線收發(fā)器13輸出到429總線接口 20，F(xiàn)PGA通過LBE總線驅動14輸出到LBE總線21。FPGA內部的結構如圖2所示22為地址譯碼控制模塊，23為測溫通道控制器，24為UART控制器，25為開關量中斷控制器，26為429控制器，27為LBE總線控制器。地址譯碼控制模塊22根據(jù)LPB總線3進入FPGA的信號譯碼出測溫通道控制器23、UART控制器24、開關量中斷控制器25、429控制器26、LBE總線控制器27所需的片選和控制信號；測溫通道控制器23、UART控制器24、開關量中斷控制器25、429控制器26、LBE總線控制器27的數(shù)據(jù)、地址、讀寫信號連接到LPB總線3上。測溫通道控制器23完成溫度傳感器的讀取時序的產生和數(shù)據(jù)的鎖存，通過LPB總線3上傳來的讀寫操作指令，產生溫度傳感器所需的SPI串行時序信號，設置或是讀取溫度數(shù)據(jù)；UART控制器24完成異步UART串并轉換工作。發(fā)送時，將LPB總線3上并行數(shù)據(jù)轉成異步串行信號通過測溫信號驅動10發(fā)出，接收時，從測溫信號驅動10進來的異步串行信號經測溫通道控制器23轉換成并行數(shù)據(jù)送到LPB總線3上；開關量中斷控制器25完成開關量輸出的寫鎖存和開關量輸入的中斷觸發(fā)控制，開關量輸出時，將LPB總線3上傳來的數(shù)據(jù)鎖存到寄存器并保持，開關量輸入時，可通過設置產生電平觸發(fā)中斷或是邊沿觸發(fā)中斷，并記錄中斷狀態(tài)，供處理器查詢；429控制器26完成ARINC429串行數(shù)據(jù)的協(xié)議控制和串并轉換。發(fā)送時，將LPB總線3上的并行數(shù)據(jù)轉成ARINC429串行信號通本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種LBE總線單板計算機，其特征在于，包括：PowerPC？SOC處理器(1)、FPGA(2)、LPB總線(3)、網路變壓器(4)，DDR2？SDRAM(5)，網絡PHY(6)，RS232接口收發(fā)器(7)，單芯片電子盤(8)，F(xiàn)lash存儲器(9)，測溫信號驅動(10)，RS422接口收發(fā)器(11)，開關量驅動(12)，429總線收發(fā)器(13)，LBE總線驅動(14)，10/100M自適應網口(15)，RS232串口(16)，測溫接口(17)，RS422接口(18)，開關量(19)，429總線接口(20)，LBE總線(21)；PowerPC？SOC處理器(1)通過LPB總線(3)與Flash存儲器(9)和FPGA(2)相連，通過內部集成的SDRAM控制器與DDR2？SDRAM(5)相連，通過網絡控制器與網絡PHY(6)相連，通過UART控制器與RS422接口收發(fā)器(7)相連，通過IDE控制器與單芯片電子盤(8)相連；FPGA(2)分別與測溫信號驅動(10)、RS422接口收發(fā)器(11)、開關量驅動(12)、429總線收發(fā)器(13)、LBE總線驅動(14)相連；FPGA(2)通過測溫信號驅動(10)輸出到測溫接口(17)、通過RS422接口收發(fā)器(11)輸出到RS422接口(18)、通過開關量驅動(12)輸出到開關量(19)、通過429總線收發(fā)器(13)輸出到429總線接口(20)、通過LBE總線驅動(14)輸出到LBE總線(21)；PowerPC？SOC處理器(1)通過網絡PHY(6)和網路變壓器(4)輸出到10/100M自適應網口(15)、通過RS232接口收發(fā)器(7)輸出到RS232串口(16)。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李灝，仇新亮，高文煒，張華，桑蔚，
申請(專利權)人：中國航天科技集團公司第九研究院第七七一研究所，
類型：實用新型
國別省市：