国产化嵌入式计算机系统设计

国产化嵌入式计算机系统设计 摘 要 本系统软件采用开源的 Linux 操作系统 硬件 采用国产低功耗 ARM 芯片作为核心控制单元 模块包含 ARM 的嵌入式处理器 DRAM 扩展接口 FLASH 扩展接口 数据存储单元 以太网通信单元 该系统实现了嵌入式计 算机系统的国产化 关键词 国产化 嵌入式 ARM 处理器 Linux 中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674 6708 2016 162 0084 01 在我们的科研生产中 嵌入式计算机系统十分的常见 而绝大多数嵌入式计算机系统都是由 Intel 的 CPU 和风河的 Vxworks 构成 除了在民用领域中广泛的使用 在军用领域 基本也被国外产品所垄断 国外的软硬件核心技术并没有 向我们开放 这就在我们的军用设备上埋下隐患 而消除 这种隐患的唯一方法 就是将嵌入式计算机系统国产化 这也是本文的最终目的 1 系统设计方案 根据国产化的要求 关键的核心软硬件都应国产化 处理器作为硬件核心 操作系统作为软件核心都应选择自 主开发 这也是设计本系统的关键所在 1 1 核心器件选取 ARM 处理器是一款 RISC 微处理器 更早称作 Acorn RISC Machine ARM 处理器本身是 32 位设计 但也配备 16 位指令集 并保留 32 位系统的所有优势 提高了性能和灵 活性 ARM 还提供两个前沿特性来辅助带深嵌入处理器的 高集成 SoC 器件的调试 它们是嵌入式 ICE RT 逻辑和嵌入 式跟踪宏核 ETMS 系列 1 2 软件平台选取 操作系统选用 Linux 该操作系统的最大优点是其开源 性 所有代码都是公开的 可以根据系统的功能要求进行 裁剪 按要求进行定制 将系统优化裁剪的尽量小 这样 一方面可以大大降低对硬件资源的要求 同时可以提高系 统的运行效率 降低系统的功耗 提高产品的可靠性和稳 定性 1 3 整体方案 本系统主要由 ARM 处理器 DRAM FLASH 以太网通 信单元和电源模块组成 如图 1 所示 2 单元模块 2 1 ARM 的嵌入式处理器 ARM 的嵌入式处理器选用国产的 iMAX287 芯片 该芯 片内嵌 ARM9 核 主频 454MHz 包含 16kB 32kBCache 支持 5V 4 2V 供电电源 支持 RMII 双 10 100M 以太网 提 供 NAND FLASH 扩展通道 2 2 DRAM 由于操作系统采用 Linux 这样就对硬件资源的要求就 不需要太高了 考虑到性价比 DRAM 选用 128M byte 的 IS43DR16640C 3DBLI 芯片 2 3 FLASH FLASH 的作用是安装操作系统 由于该存储板块的操作 系统采用 Linux Linux 系统经过裁剪后 系统会很小 占用 的存储空间会很小 这样就对硬件资源的要求就不需要太 高了 考虑到性价比 FLASH 选用 128M byte 的 MX30LF1G08AA 的 NAND Flash Memory 芯片 2 4 数据存储单元 数据存储单元采用 500G 容量的 SD TF 卡 其主要优点 是体积小 重量轻 功耗低等 SD TF 卡接口可以通过 ARM 嵌入式处理器进行扩展 提供标准的 SD TF 卡插槽 使用及 维护比较方便 2 5 以太网通信单元 以太网需要通过给 ARM 嵌入式处理器外围设计 PHY 和 网络变压器才能实现一个标准的以太网接口 3 结论 通过对系统的测试 本系统很好的完成了嵌入式计算 机系统的主要功能 对比一些过去设计的现在还在装备中 使用的嵌入式计算机系统 本系统无论是在运算效率上还 是在低功耗使用上都具有绝对优势 这也证明了这种国产 化方式的可行性 参考文献 1 BobSmith BillPierce Linux 嵌入式设计 M 周伟民 译 北京 人民邮电出版社 2008 2 孙纪坤 张小全 嵌入式 Linux 系统开发技术详解 基于 ARM M 北京 人民邮电出版社 2