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USB2.0開發系統管理論文

2022-04-11

要寫好一篇邏輯清晰的論文,離不開文獻資料的查閱,小編為大家找來了《USB2.0開發系統管理論文(精選3篇)》的相關內容,希望能給你帶來幫助!摘要:在信息高速化的今天,大多數企業只提供了在線模式下的數據服務,而忽視了沒有網絡情況下對數據的及時更新和推送。該系統在離線模式下,服務器端通過USB2.0總線從主控手機獲取企業用戶以短消息發來的待查詢內容,然后對服務器端的數據進行查詢,再通過USB總線把查詢結果推送到主控手機,并控制手機把查詢結果以短消息的方式推送給企業查詢方。

USB2.0開發系統管理論文 篇1:

基于網芯一號處理器的應用系統設計與實現

摘要:網芯一號處理器是我國自主研制的一款高性能通信處理器芯片,主要面向網絡安全和移動智能終端領域,集成2個GS264處理器核,最高工作主頻800 MHz,包含PCIE,SATA,DDR3等多種接口?;谔幚砥髟O計了一套完整的應用系統,對硬件和軟件設計的關鍵技術進行了闡述,結合實例對網芯一號處理器進行了功能和性能驗證。實驗結果表明,網芯一號處理器可以滿足通信設備對處理器的需求,具有廣泛的應用前景。

關鍵詞:網芯一號處理器;自主可控;開發系統

0引言

近年來,隨著信息技術的迅猛發展,各種網絡安全風險問題接踵而至。由于我國信息技術研發生產能力較為薄弱,大量采用國外軟硬件產品[1],這些產品通常都被境外別有用心的國家和組織留下后門及系統漏洞,或注入了惡意程序,隨時可以侵入我國信息系統實施信息盜取和破壞[2]。美國的斯諾登事件更讓我們意識到,國家的信息化及其安全體系必須搭建在我國自主知識產權的產品基礎之上。

處理器是通信設備的核心部件之一[3],如果采用自主研制的芯片,將大大提高設備的自主可控性。網芯一號處理器是我國自主研制的一款高性能通信處理器芯片,具有性能指標高、環境適應性強和功耗低等特點,可以作為通信設備的處理器使用。

本文基于網芯一號處理器設計了一套完整的應用系統,并結合實例對網芯一號處理器的功能和性能進行了驗證,為該處理器的推廣應用奠定技術基礎。

1網芯一號處理器

網芯一號處理器是我國自主研制的一款高性能雙核通信處理器芯片,主要面向網絡安全和移動智能終端領域。網芯一號處理器集成了2個GS264處理器核,芯片外圍接口包含PCIE2.0、SATA2.0、USB2.0、64位DDR2/3、IIC及SPI等多種I/O接口。

網芯一號處理器的結構如圖1所示。一級交叉開關連接2個處理器核、2個二級Cache以及IO子網絡(Cache訪問路徑)。二級交叉開關連接2個二級Cache、內存控制器、啟動模塊(SPI或者LIO)及IO子網絡(Uncache訪問路徑)。IO子網絡連接一級交叉開關,以減少處理器訪問延遲。IO子網絡中包括需要DMA的模塊(PCIE、GMAC、SATA、USB、HDA/I2S、NAND、SDIO、DC、GPU、VPU、CAMERA和加解密模塊)和不需要DMA的模塊,需要DMA的模塊可以通過Cache/Uncache方式訪問內存。

網芯一號處理器集成2個GS264處理器核,兼容MIPS64 R2體系結構,一級指令緩存為32 KB,一級數據緩存為32 KB,二級緩存共享1 MB,包含了1個全流水的64位雙精度浮點乘加部件,通過目錄協議維護I/O DMA訪問的Cache一致性,峰值運算速度可達8 GFlops。

網芯一號處理器的最高工作主頻為800 MHz,典型功耗為5 W,支持動態降頻降壓,操作系統可以利用這個特性根據負載情況改變處理器工作頻率,從而實現降低功耗的目的。該處理器的工作溫度范圍是-40~85℃,可以滿足通信設備在惡劣環境下工作的需求。

2系統設計

2.1硬件設計

網芯一號處理器對外提供多種系統IO接口,為便于開發人員評估該處理器的功能和性能,應用系統對網芯一號處理器的多種接口進行了設計實現,系統組成框圖如圖2所示。

應用系統以網芯一號處理器為核心,主要由存儲器、高速接口及低速接口等組成。

①存儲器:應用系統的存儲器包含DDR3 SDRAM模塊、大容量存儲器及BIOS存儲器。其中,DDR3 SDRAM模塊主要用于數據存儲及暫存CPU指令執行過程中所產生或調用的各種數據結構,選用4片單芯片容量為1 GB的DDR3顆粒設計,與處理器的DDR3 SDRAM接口直接連接,組成數據寬度64位、容量4 GB的數據運行空間;大容量存儲器采用具有SATA接口的rSSD芯片設計,與處理器的SATA接口直接連接,可提供8 GB的數據存儲空間;BIOS存儲器主要用于存儲處理器的啟動代碼,包含處理器核配置和BIOS運行環境,采用1 MB容量的SPI接口NOR Flash設計。

②高速接口:應用系統的高速接口部分包含PCIE接口和RGMII接口。其中,PCIE接口連接2個PCIE接口的以太網控制器,RGMII接口連接2個RGMII接口的以太網PHY芯片。高速接口部分總共對外提供4路100/1 000 Mbit/s以太網接口,可以充分驗證處理器的數據處理能力。

③低速接口:網芯一號處理器集成了多種低速IO接口,包括IIC及SPI等。為驗證這些IO接口的功能,應用系統設計了多個IO接口芯片應用電路。其中,SPI接口設計采用多種SPI接口的存儲器電路,IIC接口設計采用IIC接口的測溫芯片電路和實時時鐘芯片電路,便于開發人員進行開發驗證。

2.2軟件設計

應用系統的軟件設計包含BIOS軟件設計和操作系統設計2個部分。其中,BIOS軟件采用MIPS架構的通用啟動固件PMON,操作系統軟件采用中標麒麟操作系統。

(1)BIOS軟件設計

PMON是MIPS架構處理器最常用的啟動固件,兼有啟動加載(Bootloader)和基本輸入輸出系統的功能[4]。PMON功能強大而豐富,包括硬件初始化、操作系統引導、硬件測試及程序調試等功能,提供多種加載操作系統的方式,可從硬盤、網絡和U盤等多種媒介加載系統,具有對內存、串口、網絡及硬盤等外設的基本測試功能。此外,PMON還內置了一個調試器,可以對加載的程序進行單步跟蹤、設置斷點等調試,并且支持軟件在線升級。PMON占用資源少,僅需要串口、512 KB ROM和128 KB RAM即可實現全部特性[5]。PMON初始化流程如圖3所示。針對網芯一號處理器的特點和應用系統的硬件電路配置,對PMON進行了系統的適配開發。經過適配,PMON可以在網芯一號處理上正常運行,并可以引導操作系統,PMON啟動圖如圖4所示。

(2)操作系統設計

中標麒麟操作系統基于LINUX內核,包含進程管理、存儲管理、設備管理、文件系統管理、網絡協議及系統應用等幾個部分[6],具備多核和多進程支持能力,在應用層配套有較成熟的多款軟件產品。針對網芯一號處理器的特點和應用系統的硬件電路配置,在網芯一號處理器的基礎上適配了中標麒麟操作系統,開發了包含PCIE、RGMII、IIC、SPI和UART在內的多款驅動程序,對網芯一號處理器的各種接口進行了功能驗證。

3系統實現

為便于網芯一號處理器的應用推廣,應用系統采用核心模塊+底板的組合形式。核心模塊包含網芯一號處理器及存儲器等最小系統電路,處理器的接口信號對外引出。核心模塊通用性強,對外的接口信號基本滿足通信裝備對處理器的接口信號需求。當開發人員完成對網芯一號處理器的功能和性能評估后,可直接將核心模塊安裝到實際設備中。底板對核心模塊提供的接口信號進行了電路設計實現,考慮到實際工程應用,底板對核心模塊的對外接口信號進行了電路實現,包括千兆以太網、串口、USB、溫度傳感器、ITC及SPI存儲器等多種接口電路。應用系統的外觀圖如圖5所示,所有接口電路均可直接應用到實際工程中,大大減少了開發人員的重復勞動,具有較強的指導意義。

為驗證網芯一號處理器的接口能力,對開發系統的各個接口進行了功能測試,測試結果如圖6~圖9所示。



為測試網芯一號處理器的數據處理能力,利用SFTP服務器對開發系統的千兆以太網接口進行了性能測試,傳輸文件大小為957.8 MB,傳輸速率可達11 796.77 KB/s,測試結果如圖10所示。

測試結果表明,網芯一號處理器數據處理能力強、接口種類豐富,可以滿足通信設備對處理器的需求,具有廣泛的應用前景。

4結束語

本文對網芯一號處理器的技術特點進行了介紹,基于該處理器設計了一套完整的應用系統,對硬件和軟件設計的關鍵技術進行了闡述,并結合實例對網芯一號處理器進行了功能和性能驗證。驗證結果表明,網芯一號處理器處理能力強、接口種類豐富,可以作為通信設備的處理器使用,大大提高設備的自主可控度,具有廣泛的市場應用前景。

參考文獻

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[3]芮雪,王亮亮,楊琴.國產處理器研究與發展現狀綜述[J].現代計算機(專業版),2014(8):15-19.

[4]李雷,鄭為民,劉金剛.基于PMON的龍芯BIOS初始化及VGA BIOS模擬器[J].計算機工程,2009,35(1):204-206.

[5]張菊莉,張君毅,孟小鎖.基于龍芯2F架構的PMON分析與優化[J].現代電子技術,2011,34(2):19-21.

[6]徐海亞,趙增基,朱波,等.基于中標麒麟的POWERLINK節點實時性解決方法[J].火力與指揮控制,2014,39(5):164-167.

作者:高飛

USB2.0開發系統管理論文 篇2:

SMS消息推送服務平臺的研究與實現

摘 要:在信息高速化的今天,大多數企業只提供了在線模式下的數據服務,而忽視了沒有網絡情況下對數據的及時更新和推送。該系統在離線模式下,服務器端通過USB2.0總線從主控手機獲取企業用戶以短消息發來的待查詢內容,然后對服務器端的數據進行查詢,再通過USB總線把查詢結果推送到主控手機,并控制手機把查詢結果以短消息的方式推送給企業查詢方。該系統的設計打破了對網絡模式依賴的局限性,為用戶提供了隨時隨地享受企業的數據服務。

關鍵詞:離線模式;USB2.0;消息推送

近年來,很多企業都為用戶提供查詢等數據服務,但是這種服務基本上是以在線方式[1]進行,通常是通過瀏覽器來獲取??紤]到用戶可能受環境所限,例如在差旅、休假期間,當采用傳統的郵件方式向用戶發送參會邀請、即時通知等信息時,便會存在接受不及時、查閱不方便等問題,不能做到隨時隨地、方便快捷的獲取信息;電話通知方式也同樣存在接聽不方便、便捷性不佳等問題;一些大型數據信息系統僅提供在線聯網查詢方式,對網絡環境依賴較大且查詢方式過于單一。在這種情況下,用戶往往會因為一些客觀因素不能及時查看重要信息,而給造成不可挽回的損失和影響。

本文實現了一個基于USB的離線消息推送系統。USB總線是一種低成本的、本地的高效通信技術[2],本系統通過對USB通信方式[3]的深入研究,以手機等移動終端為基礎,利用Android手機與服務器電腦通過USB通信的方式進行連接,并相互發送消息,在此基礎上實現對數據資源的離線查詢,實現數據資源與行業資訊等預約內容在客戶端的主動呈現[4],豐富和完善大型企業的信息發布機制。

1 系統的設計與實現

1.1 設計思想

系統由主控手機Android平臺、服務器端Windows平臺和USB2.0數據線組成。Windows主機完成對數據的查詢,并把查詢結果通過數據線傳輸到主控手機端并控制主控手機發送短信到企業客戶,主控手機負責短消息的接收和發送;系統還具備短消息群發的功能,例如通知會議事項、節假日祝福短信等;企業的服務器管理員可以通過該系統遠程控制服務器的關機、重啟和查詢日志等功能,服務器管理員只需把操作服務器的指令以短消息的形式發送到主控手機,就可以實現主控手機對服務器進行相應的操作,該功能可以讓管理員隨時隨地實現對機房服務器的控制。

1.2 系統總體設計

該系統的總體設計具體如下。瀏覽器提供系統與用戶交互的界面與接入口,管理員可以實現對用戶的權限管理、消息的群發以及查看日志消息等操作;該系統的功能模塊主要包含手機-服務器模塊、用戶管理模塊、遠程控制模塊、短消息群發模塊、消息接收模塊、查詢數據庫模塊以及消息主動推送模塊;系統開發采用J2EE平臺,并使用目前技術成熟的SSH框架(包括struts、spring和hibernate三個輕量級的成熟框架)[5],該框架主要實現了表示層、業務邏輯層和數據持久層;系統數據庫采用企業級的oracle數據庫,便于和企業成熟系統的數據庫進行連接,更好地實現數據的主動推送;系統還需要與企業其他系統進行有效集成,監測其公告更新、資訊發布情況等。

1.3 短消息的收發原理

本系統短消息的收發主要依靠主控手機實現,需要為手機提供SIM卡,并通過USB數據線與服務器端電腦進行相連,利用安裝在主控手機上的本系統客戶端實現收發功能。

完成短消息的收發需要實現移動通信網絡連接的兩個接口[6],包括請求短消息處理和響應短消息處理兩個模塊。

android API中提供了smsManager類來處理短消息的發送和接收[7]。

系統開發中接收短消息用到的SMS層封裝的主要函數有:

(1)getDefault(),用來獲取SmsManager的默認實例,是Android系統默認的短信管理器,可以通過它發送短信。

(2)sendTextMessage(),實現對短消息(小于70個字符)的發送。

(3)divideMessage(),實現對長消息的自動拆分成多條的短消息[8]。

(4)sendMultipartTextMessage()以分條的形式把長消息發送到接收方,并在接收方把消息整合為一條顯示。

短信發送后會有兩個結果狀態:短消息發送是否成功和對方接收是否成功。系統的發送消息功能其實是通過把消息發送到消息服務中心,然后由消息中心把信息轉發到接收方實現的。系統只是實現了把消息發送到消息中心,并不是消息是否發送成功的決定因素。在系統開發中需要充分考慮到消息中心網絡的狀態、短消息隊列的容量以及短消息的發送速度。

(1)和(3)兩個函數的主要參數:ssentIntent為短信發送是否成功的Intent;deliveryIntent為接收方是否收到了短信的Intent信號的。

接收是利用繼承BroadcaseReceiver類覆蓋onReceive函數來監聽是否收到了短消息。onReceive函數首先需要判斷監聽到的消息是否為android.provider.Telephony. SMS_RECEIVED,若為真,則需要判斷是否有數據接收,若有數據需要進一步根據數據對象,獲得短消息的發送方的電話號碼以及發送的短消息的內容。最后把接收消息的時間、發送方的電話號碼和短消息的內容返回即可。

1.4 系統模塊結構設計與實現

該短消息推送服務平臺實現了一個基于USB通信的消息推送系統,系統模塊包括系統管理模塊、USB消息和SMS消息模塊。

系統管理模塊主要為管理員提供了群發消息的功能,可以為企業內部員工發送會議通知,為企業客戶發送祝福短信;管理員還可以查看手機收發消息日志,包括收發方的手機號、收發消息的時間和內容等。該模塊分為服務器端和管理員端,管理員群發短消息,首先需要上傳excel通訊錄,然后輸入短消息的內容。系統實現該功能的方式為:把通訊錄上傳到指定目錄,并把短消息內容以txt格式存儲到相同目錄下;服務器端監聽該目錄下文件的變化,如果上傳了新的通訊錄和文本文件,就會向手機端發送群發消息的指令。系統上傳和下載采用jspSmartUpload.jar組件實現。

USB消息模塊分為服務器端、手機客戶端,主要實現消息的USB傳輸功能。本文通信采用“長連接”的方式,即在傳輸中只進行一次連接;由于socket傳輸有大小限制,傳輸采用“輪循”的讀寫方式,即把聯系人分批發送到手機端。

采用這種方式,便于主控手機端把監聽到的接收短信、發送短信的動作以及消息內容即時傳輸到服務器端。采用socket編程實現,服務器端和Android手機端功能具體實現方式分別如下:

SMS消息模塊主要提供接收消息的監聽(信息來源包括企業用戶和服務器管理員)和短消息的發送功能。onReceive(Context context,Intent intent)用來判斷接收到的廣播是否為收到短信的Broadcast Action,若收到短信則監聽函數就會返回recmessage,它被賦值為:發送方+接受時間+接收內容。把消息recmessage通過USB數據線傳輸給服務器端,服務器端需要判斷發送方為企業客戶或服務器管理員,并進行權限判斷。若為企業客戶,并擁有查詢權限,那么需要根據查詢內容到數據庫查詢結果,并把結果傳輸給Android手機端發送給企業客戶;若為服務器管理員,則需要根據短信內容執行對服務器的重啟等功能,并把服務器狀態結果發送給服務器管理員。

2 系統性能測試

當大批量的發送短消息時,在未設置時間間隔的情況下,誤碼率比較高。一方面是瞬間的大量的操作加重了服務器的負荷,造成部分短消息提交不成功另一方面是頻繁提交發送請求,造成消息中心的消息隊列擁堵,也會使部分消息丟失。

在測試中,如果設置每條消息發送的時間間隔為5s以上,可以保證100%的成功率;3s~5s成功率為99.9%;1s~2s成功率為98%;若低于1s成功率就相當的低了。

在整個測試過程中,小于70字的消息發送的成功率高于長消息的成功率;在同一網絡下發送的成功率高于跨網的成功率。

3 結束語

該短消息推送數據服務平臺基于現有移動運營商的SMS消息技術和Android開發接口實現了在離線模式下通過短消息為企業用戶推送新的資訊和通知;為機房管理員提供遠程管理服務器的功能,便于隨時查詢并解決服務器故障;為企業員工提供短信群發功能,極大的提高了工作效率。并在深入研究SMS機制和Android內核的基礎上,完成了對短消息的分頁整合、對服務器與Android平臺通信的優化等,開發出一套適合運營企業的離線數據推送服務。

參考文獻:

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[6]胡毅.基于SMS的商業短消息互動系統的設計[J].計算機光盤軟件與應用,2013(12):55-56.

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[8]陳思中,李青.國際漫游短消息拆分的分析與研究[J].電信技術,2013(09):60-62.

作者簡介:程旭,男,數據資源中心,軟件工程師,碩士研究生,研究方向:軟件工程,信息檢索等。

作者單位:中國汽車技術研究中心,天津 300300

項目名稱:基于GSM-SMS的數據主動推送與遠程控制系統的研究與開發(項目編號:14140131)。

作者:程旭 張亞楠

USB2.0開發系統管理論文 篇3:

基于AMCC460GT和VxWorks的千兆網絡通信系統設計

為了適應高速總線通信的快速發展,滿足千兆網絡的通信技術要求,介紹了在原百兆網絡終端通信板的基礎上,開發基于VxWorks操作系統和AMCC460GT處理器的千兆網絡通信終端板,使其數據處理能力和性能滿足規范需求,并為基于VxWorks與AMMCC460GT通信系統架構的設計應用開辟了成功先例。

以AMCC公司的460GT通信處理器為核心,設計了一款網絡通信系統平臺。這個通信系統主要由增強型Power PC440處理內核(32-KB的指令和數據緩存)、256-KB的L2cache、64-KB的片上內存,DDR存儲控制器(支持DDR1/DDR2)、PLB總線控制器、可編程中斷控制器、PCI控制器、PCIE控制器、DMA控制器、10/100/1000以太網控制單元、安全引擎等眾多模塊整合而成??梢蕴峁┮宦稰CI總線、兩路PCIE總線、一路USB、2個簡單串口和4個10/100/1000自適應以太網接口等,工作頻率最高可達1GHz,支持最大4G的DDR SDRAM內存,內部集成加密的模塊。此外還提供一套擴展接口,包括通用的CPU控制總線(EBC總線時序可編程),可以靈活地掛接各種CPU方式讀寫的設備,實現控制功能;同時,在基于通信處理器的嵌入式微處理器的應用開發中,嵌入式實時操作系統是構成整個嵌入式通信系統不可或缺的核心軟件。設計采用美國WindRiver公司的VxWorks6.7版本嵌入式實時操作系統,研究以太網絡設備TCP/IP協議和各種硬件通信接口驅動在VxWorks下如何移植與實現。

AMCC460GT通信處理器

AMCC460GT硬件特性

AMCC460GT是基于440Core片上系統的PowerPC內核,擁有32 KB的指令和數據緩存,片上系統還包括DDR SDRAM存儲控制器,4個三速率的以太網控制器。AMCC460GT的高度集成極大的簡化了板級設計,圖1顯示的就是AMCC460GT單板功能框架圖,在單板上集成了千兆以太網、和PCI、PCIe通用插槽,可以作為千兆網絡系統使用。以下是系統板功能框圖:

AMCC460GT復位設計

AMCC460GT提供四類復位信號SysReset、HISRRst、PCIORest、ExtReset,其中HISRRst為輸入信號,PCIORest、ExtReset為輸出信號。這4種信號全部為低電平有效。上電復位過程如圖2所示。

AMCC460GT時鐘配置

采用66.6667MHz時鐘作為CPU的主時鐘,用一個Cypress CY22381FX可編程的始終發生器產生如下3種時鐘:11.0592 MHz時鐘供給Uart串口、48 MHz時鐘供給USB2.0,33或66 MHz時鐘供給PCI,特別注意的是時鐘發生器需要用一個22.1184MHz晶體作為時鐘輸入,才能輸出較穩定的時鐘信號。125 MHz時鐘供給網口,460GT需要一個125M的參考時鐘用于GMAC的發送端,這個時鐘采用兼容設計,可以應用1121的125M鎖相輸出或者用獨立晶振。25 MHz時鐘供給Phy千兆以太網PHY88E1121R芯片。

芯片的Boot啟動過程

CPU在boot啟動時,通過外部引腳的配置,來獲得初始化參數,并在SysReset引腳信號由低電平恢復到高電平的時鐘上升沿,讀取參數配置,具體配置如下:

啟動模式為Bootstrap Option B,CPU工作狀態為CPU:800 MHz,DDR:400 MHz,PLB:200 MHz,OPB:100 MHz,EBC:100 MHz。所以,在系統板在上電之前一定要將UART0的(CTS:DCD:DSR)設計成0:0:1。否則系統工作不正常。

千兆以太網接口電路設計

AMCC460GT內部集成了2個處理模塊:一個高性能嵌入式PowerPC 440內核和一個通信處理模塊(MAL)。芯片內部擁有4個三速以太網控制器(Three.Speed Ethemet Con-troller,TSEC),實現了10 Mb/s、100 Mb/s和1 Gb/s三種不同速度的以太網協議接口控制。以下為千兆網硬件設計說明

AMCC460GT與PHY芯片的接口設計

AMCC460GT擁有4個TSEC以太網控制器,對4種不同的接口標準都提供了支持,它是完全符合8023協議規格的2.5V器件。在460GT與88E1121的連接中,GMII接口的發送接收參考時鐘GTX CLK、RX CLK都是125 MHz,收發數據位寬度TXD[0:7]、RXD[0:7]為8bitS,還有收發使能信號TX EN、RX RV和收發錯誤指示TX ER、RX ER等。此外還有2個串行管理信號GMCMDC、GMCMDIO與PHY芯片連接。管理配置接口控制PHY的特性。該接口有32個寄存器地址,每個地址16位。

對TSEC控制器的初始化

460GT對TSEC控制器的初始化過程如下。只要按照順序逐一完成相應的步驟,即可正確配置網絡接口。選擇TSECx控制器為GMII模式;設置MACCFG1寄存器,對MAC進行軟復位;清除MACCFGl寄存器的軟復位;設置MACCFG2寄存器,選擇TSEC工作模式(如全雙工或半雙工、CRC校驗是否使能等);設置MAC地址、物理地址;設置MII口的速率,使用MDIO對PHY進行初始化;清除并設置中斷相關的寄存器I.EVENT和IMASK;設置Hash表和Hash寄存器:初始化接收控制寄存器RCTRL;設置DMA控制寄存器DMATRL:設置接收緩沖區大小;設置收發緩沖描述符(Buffer Descriptor,BD):設置MACCFG1中的收發使能位,完成TSEC初始化。在初始化TSEC的過程中尤其要注意在設置寄存器后,控制器處于不穩定狀態,不能馬上執行下一步的操作,需要作一定的延遲等待。因此,需要對嵌入式小系統板上的BCSR寄存器進行配置,使得網絡通信處于正常狀態。也可以使用某些操作系統提供的定時延遲來完成,如VxWorks中的taskDelay()。

對PHY芯片的設計與配置

為了使芯片工作在相應的物理地址、操作模式下,需要對88E1121芯片設備配置寄存器做出相應的配置,配置寄存器的各個位與芯片的配置管腳信號的對應關系如圖4所示:

PHY芯片中的部分配置管腳必須與LED輸出管腳相連,對應于各個LED輸出管腳都有相對應的編碼值,根據配置管腳對應配置寄存器的配置值要求,可以通過將相應的輸出管腳與芯片配置管腳相連,實現對PHY芯片配置寄存器的合理配置,具體配置如圖5所示。

Vxworks操作系統BSP的實現

在一般系統下使用Linux操作系統即可完成相關的任務功能,但針對任務實時性要求比較高的應用場景,采用了Vxworks操作系統來完成,本設計完成了Vxwork6.7版本在硬件平臺的移植,其中關鍵的是操作系統底層BSP設計,所謂BSP通常是指針對具體的硬件平臺,用戶所編寫的啟動代碼和部分設備驅動程序的集合,也就是依賴于硬件的那部分代碼的總和。他所實現的功能包括初始化、驅動部分設備。本系統研究的BSP包含了處理器復位、初始化、串口驅動程序、網口驅動程序、Flash芯片驅動程序和PCI接口驅動程序以及必要的時鐘處理。

在VxWorks系統中,對BSP的簡單描述為介于底層硬件環境和VxWorks之間的一個軟件接口,圖6所示的BSP在系統中的層次清楚地展示了BSP與上層操作系統、應用程序以及底層硬件之間的具體關系。它的主要功能是系統加電后初始化目標機硬件、初始化操作系統以及提供部分硬件的驅動程序,具體功能包括:

Vxworks初始化流程:

所謂初始化是指從系統上電復位開始直到VxWorks開始初始化用戶應用時的一段時間內系統所執行的過程。這個過程主要包括3個部分的工作。

CPU初始化:初始化CPU的內部寄存器,如狀態寄存器、控制寄存器、高速緩存等。

目標機初始化:初始化控制芯片的寄存器、I/O設備寄存器,為整個軟件系統提供底層硬件環境的支持。

系統資源初始化:位操作系統及系統的正常運行做準備,進行資源初始化,如操作系統初始化,存儲空間分配等。

VxWorks能夠訪問的硬件驅動程序:BSP包括部分必要的設備驅動程序和相關設備的初始化操作。

BSP啟動流程

經過修改后的BSP來編譯啟動引導程序bootrom和操作系統VxWorks,在獲得bootrom映像后用編程器將映像燒入電路板的ROM,上電后將引導系統啟動,過程如下:

①目標板加點之后,程序指針指向reset中斷程序入口處,跳到rom入口地址,執行初始化程序romInit.s,設置機器狀態字及其他硬件相關寄存器、然后禁止中斷,初始化內存,并設置堆棧指針。

②跳到C程序bootInit.C的函數romStart0入口地址,根據堆棧中的參數決定是否清零內存RAM。根據不同的bootrom文件,把ROM中數據段和文本段拷貝到RAM(如果是壓縮的,還要解壓)。

③程序跳到RAM入口地址(文件bootConfig.c中函數usrlnitO),使cache無效,并清零bss段,初始化異常處理程序,進行板級硬件初始化sysHwlnit0。

④啟動多任務內核kemellnitO。

⑤初始化串口,創建console終端設備,最后根據單板設計選擇不同方式加載操作系統映像文件,如網口、Flash、PCI等。

實驗結果

由于設備對功耗的要求,本系統針對不同狀態下的情景進行了詳細的功耗測試,以及針對千兆網絡傳輸速度進行了極限測試,各項功能均達到要求。具體測試結果如下2所示:

本課題主要實現了基于Vxworks6.7在AMCC460GT硬件平臺上的移植,并完成了千兆網絡的通信功能,相比以往百兆網絡通信,傳輸速度得到很大提升,相比之前Linux系統下的功能實現,任務實時效率得到了很大提高,保證了項目運行的安全性及穩定性。本文詳細介紹了AMCC460處理器的相關設計方法,以及Vxworks系統底層BSP驅動設計相關方法,并在某通信控制終端上得以應用,該系統具有完善的底層監控與系統管理功能,并通過千兆網絡實現數據的傳輸功能,可以滿足多種應用領域與應用場景的需求。

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