朱傳明

摘 要 本系統(tǒng)軟件采用開(kāi)源的Linux操作系統(tǒng)，硬件采用國(guó)產(chǎn)低功耗ARM芯片作為核心控制單元，模塊包含ARM的嵌入式處理器、DRAM擴(kuò)展接口、FLASH擴(kuò)展接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、以太網(wǎng)通信單元，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化。

關(guān)鍵詞 國(guó)產(chǎn)化；嵌入式ARM處理器；Linux

中圖分類(lèi)號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）162-0084-01

在我們的科研生產(chǎn)中，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)十分的常見(jiàn)。而絕大多數(shù)嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都是由Intel的CPU和風(fēng)河的Vxworks構(gòu)成。除了在民用領(lǐng)域中廣泛的使用，在軍用領(lǐng)域基本也被國(guó)外產(chǎn)品所壟斷。國(guó)外的軟硬件核心技術(shù)并沒(méi)有向我們開(kāi)放，這就在我們的軍用設(shè)備上埋下隱患，而消除這種隱患的唯一方法，就是將嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化，這也是本文的最終目的。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

根據(jù)國(guó)產(chǎn)化的要求，關(guān)鍵的核心軟硬件都應(yīng)國(guó)產(chǎn)化。處理器作為硬件核心，操作系統(tǒng)作為軟件核心都應(yīng)選擇自主開(kāi)發(fā)。這也是設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

1.1 核心器件選取

ARM處理器是一款RISC微處理器，更早稱(chēng)作Acorn RISC Machine，ARM處理器本身是32位設(shè)計(jì)，但也配備16位指令集，并保留32位系統(tǒng)的所有優(yōu)勢(shì)，提高了性能和靈活性。ARM還提供兩個(gè)前沿特性來(lái)輔助帶深嵌入處理器的高集成SoC器件的調(diào)試，它們是嵌入式ICE-RT邏輯和嵌入式跟蹤宏核（ETMS）系列。

1.2 軟件平臺(tái)選取

操作系統(tǒng)選用Linux，該操作系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是其開(kāi)源性，所有代碼都是公開(kāi)的，可以根據(jù)系統(tǒng)的功能要求進(jìn)行裁剪，按要求進(jìn)行定制，將系統(tǒng)優(yōu)化裁剪的盡量小，這樣一方面可以大大降低對(duì)硬件資源的要求，同時(shí)可以提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率、降低系統(tǒng)的功耗、提高產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。

1.3 整體方案

本系統(tǒng)主要由ARM處理器、DRAM、FLASH、以太網(wǎng)通信單元和電源模塊組成，如圖1所示。

2 單元模塊

2.1 ARM的嵌入式處理器

ARM的嵌入式處理器選用國(guó)產(chǎn)的iMAX287芯片，該芯片內(nèi)嵌ARM9核，主頻：454MHz，包含16kB/32kBCache，支持5V/4.2V供電電源，支持RMII雙10/100M以太網(wǎng)，提供NAND FLASH擴(kuò)展通道。

2.2 DRAM

由于操作系統(tǒng)采用Linux，這樣就對(duì)硬件資源的要求就不需要太高了，考慮到性?xún)r(jià)比，DRAM選用128M byte的IS43DR16640C-3DBLI芯片。

2.3 FLASH

FLASH的作用是安裝操作系統(tǒng)，由于該存儲(chǔ)板塊的操作系統(tǒng)采用Linux，Linux系統(tǒng)經(jīng)過(guò)裁剪后，系統(tǒng)會(huì)很小，占用的存儲(chǔ)空間會(huì)很小，這樣就對(duì)硬件資源的要求就不需要太高了，考慮到性?xún)r(jià)比，F(xiàn)LASH選用128M byte的MX30LF1G08AA的NAND Flash Memory芯片。

2.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元采用500G容量的SD/TF卡，其主要優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、功耗低等。SD/TF卡接口可以通過(guò)ARM嵌入式處理器進(jìn)行擴(kuò)展，提供標(biāo)準(zhǔn)的SD/TF卡插槽，使用及維護(hù)比較方便。

2.5 以太網(wǎng)通信單元

以太網(wǎng)需要通過(guò)給ARM嵌入式處理器外圍設(shè)計(jì)PHY和網(wǎng)絡(luò)變壓器才能實(shí)現(xiàn)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試，本系統(tǒng)很好的完成了嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要功能。對(duì)比一些過(guò)去設(shè)計(jì)的現(xiàn)在還在裝備中使用的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，本系統(tǒng)無(wú)論是在運(yùn)算效率上還是在低功耗使用上都具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這也證明了這種國(guó)產(chǎn)化方式的可行性。

參考文獻(xiàn)

[1]BobSmith，BillPierce.Linux嵌入式設(shè)計(jì)[M].周偉民，譯.北京：人民郵電出版社，2008.

[2]孫紀(jì)坤，張小全.嵌入式Linux系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)詳解：基于ARM[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[3]陶劍鋒.嵌入式Linux系統(tǒng)[D].咸寧：湖北科技學(xué)院，2014.

[4]胥鵬.基于ARM嵌入式系統(tǒng)的Socket通信設(shè)計(jì)[D].綿陽(yáng)：西南科技大學(xué)，2011.