专利名称：一种基于mpc5200b处理器的lbe总线单板计算机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于计算机技术领域，涉及一种嵌入式单板计算机，基于MPC5200B处理器和航空LBE总线，适用于机载、车载、舰载、工业控制等恶劣应用环境。
技术背景目前的LBE总线单板计算机通常采用主处理器加配套桥片的架构，存在系统架构复杂、集成度不高、电源系统复杂、功耗大等缺点，在一些对体积、功耗要求较高以及散热条件差的场合无法满足应用需求，相应在长时间稳定运行等指标上也存在一定的不足
实用新型内容
本实用新型针对越来越多LBE总线应用系统小型化、低功耗、高可靠的设计要求，采用了一种PowerPC SOC处理器与FPGA相结合设计技术，极大的提高了 LBE总线计算机板的集成度并降低了功耗，提高了系统可靠性。本实用新型采用PowerPC SOC低功耗处理器MPC5200B作为主控核心，SOC处理器本身集成了内存控制器、局部总线控制器、UART控制器、网络控制器IDE控制器等设备，无需外扩桥片，直接扩展内存、程序存储器等处理器运行的最小系统，在处理器局部总线上挂接FPGA，并通过FPGA设计技术扩展测温、UART串口、开关量输入输出、ARINC429、LBE总线等对外接口，极大的提高了计算机板集成度，降低了计算机板功耗，无需特殊的散热措施即可长时间稳定可靠工作，解决了 LBE总线应用系统小型化、低功耗的设计问题。具体如下一种LBE总线单板计算机，包括=PowerPC SOC处理器、FPGA, LPB总线、网路变压器，DDR2SDRAM，网络PHY，RS232接口收发器，单芯片电子盘，Flash存储器，测温信号驱动，RS422接口收发器，开关量驱动，429总线收发器，LBE总线驱动，10/100M自适应网口，RS232串口，测温接口，8路RS422接口，16路开关量，I发2收429总线接口，LBE总线；PowerPC SOC处理器通过LPB总线与Flash存储器和FPGA相连，通过内部集成的SDRAM控制器与DDR2SDRAM相连，通过网络控制器与网络PHY相连，通过UART控制器与RS422接口收发器相连，通过IDE控制器与单芯片电子盘相连；FPGA分别与测温信号驱动、RS422接口收发器、开关量驱动、429总线收发器、LBE总线驱动相连；FPGA通过测温信号驱动输出到测温接口、通过RS422接口收发器输出到RS422接口、通过开关量驱动输出到开关量、通过429总线收发器输出到429总线接口、通过LBE总线驱动输出到LBE总线；PowerPC SOC处理器通过网络PHY和网路变压器输出到10/1OOM自适应网口、通过RS232接口收发器输出到RS232串口。进一步地，所述PowerPC SOC处理器的型号为MPC5200B。进一步地，所述FPGA内部包括如下硬件模块地址译码控制模块)，测温通道控制器)，UART控制器，开关量中断控制器，429控制器，LBE总线控制器；地址译码控制模块根据LPB总线进入FPGA的信号译码出测温通道控制器、UART控制器、开关量中断控制器、429控制器、LBE总线控制器所需的片选和控制信号；测温通道控制器、UART控制器、开关量中断控制器、429控制器、LBE总线控制器的数据、地址、读写信号连接到LPB总线上。本实用新型的有益效果是本实用新型在160mmX IOOmm板面上集成了 760MIPS处理能力的处理器、256MB板贴内存、16MB Flash存储器、4GB单芯片电子盘、I路RS232接口、I路10/100M自适应以太网口、8路RS422串口、2收I发ARINC429接口、16路开关量接口、3路温度测量接口、33MHz16bit LBE总线接口，整板功耗彡7. 5W，在-40°C 70°C环境温度下可长时间可靠工作。
图I是基于MPC5200B处理器的LBE总线单板计算机功能结构框图。图2是板上FPGA内部功能结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做详细描述。本实用新型的功能结构框图如图I所示，图中I为PowerPC SOC处理器MPC5200B，2为FPGA，3为LPB总线，4为网路变压器，5为DDR2SDRAM，6为网络PHY，7为RS232接口收发器，8为单芯片电子盘，9为Flash存储器，10为测温信号驱动，11为RS422接口收发器，12为开关量驱动，13为429总线收发器，14为LBE总线驱动，15为10/100M自适应网口，16为RS232串口，17为测温接口，18为8路RS422接口，19为16路开关量，20为I发2收429总线接口，21为LBE总线。PowerPC SOC处理器I是整板的控制器核心，通过LPB总线3与Flash存储器9和FPGA 2相连，通过内部集成的SDRAM控制器与DDR2 SDRAM 5相连，通过网络控制器与网络PHY 6相连，通过UART控制器与RS422接口收发器7相连，通过IDE控制器与单芯片电子盘8相连。FPGA内部实现了地址译码控制、测温通道控制、UART协议处理、开关量中断控制、429协议处理器、LBE总线控制等功能，分别与测温信号驱动10、RS422接口收发器11、开关量驱动12、429总线收发器13、LBE总线驱动14等信号驱动和收发器相连。PowerPC SOC处理器I通过网络PHY 6和网路变压器4输出到10/100M自适应网口 15，PowerPC SOC处理器I通过RS232接口收发器7输出到RS232串口 16，FPGA通过测温信号驱动10输出到测温接口 17，？ 6么通过1 422接口收发器11输出到1 422接口 18，FPGA通过开关量驱动12输出到开关量19，FPGA通过429总线收发器13输出到429总线接口 20，FPGA通过LBE总线驱动14输出到LBE总线21。FPGA内部的结构如图2所示22为地址译码控制模块，23为测温通道控制器，24为UART控制器，25为开关量中断控制器，26为429控制器，27为LBE总线控制器。地址译码控制模块22根据LPB总线3进入FPGA的信号译码出测温通道控制器23、UART控制器24、开关量中断控制器25、429控制器26、LBE总线控制器27所需的片选和控制信号；测温通道控制器23、UART控制器24、开关量中断控制器25、429控制器26、LBE总线控制器27的数据、地址、读写信号连接到LPB总线3上。测温通道控制器23完成温度传感器的读取时序的产生和数据的锁存，通过LPB总线3上传来的读写操作指令，产生温度传感器所需的SPI串行时序信号，设置或是读取温度数据；UART控制器24完成异步UART串并转换工作。发送时，将LPB总线3上并行数据转成异步串行信号通过测温信号驱动10发出，接收时，从测温信号驱动10进来的异步串行信号经测温通道控制器23转换成并行数据送到LPB总线3上；开关量中断控制器25完成开关量输出的写锁存和开关量输入的中断触发控制，开关量输出时，将LPB总线3上传来的数据锁存到寄存器并保持，开关量输入时，可通过设置产生电平触发中断或是边沿触发中断，并记录中断状态，供处理器查询；429控制器26完成ARINC429串行数据的协议控制和串并转换。发送时，将LPB总线3上的并行数据转成ARINC429串行信号通过RS422接口收发器11发出，接收时从RS422接口收发器11进来 的串行信号经429控制器26转换成并行数据通过LPB总线3提供给处理器；LBE总线控制器27完成处理器LPB总线到LBE总线的转换控制，LBE总线控制器27采集LPB总线3上信号,转换成LBE总线所需的时序关系通过LBE总线驱动14驱动外围接口板。
权利要求1.一种LBE总线单板计算机，其特征在于，包括=PowerPC SOC处理器(I) >FPGA (2)、LPB总线(3)、网路变压器(4)，DDR2 SDRAM (5)，网络PHY (6)，RS232接口收发器(7)，单芯片电子盘(8)，Flash存储器(9)，测温信号驱动(10)，RS422接口收发器(11)，开关量驱动(12)，429总线收发器(13)，LBE总线驱动(14)，10/100M自适应网口(15)，RS232串口(16)，测温接口(17)，RS422 接口(18)，开关量(19)，429 总线接口(20)，LBE 总线(21)； PowerPC SOC处理器(I)通过LPB总线(3)与Flash存储器(9)和FPGA (2)相连，通过内部集成的SDRAM控制器与DDR2 SDRAM(5)相连，通过网络控制器与网络PHY(6)相连，通过UART控制器与RS422接口收发器(7)相连，通过IDE控制器与单芯片电子盘⑶相连；FPGA(2)分别与测温信号驱动(10)、RS422接口收发器(11)、开关量驱动(12),429总线收发器(13)、LBE总线驱动(14)相连； FPGA⑵通过测温信号驱动(10)输出到测温接口(17)、通过RS422接口收发器(11)输出到RS422接口(18)、通过开关量驱动(12)输出到开关量(19)、通过429总线收发器(13)输出到429总线接口(20)、通过LBE总线驱动(14)输出到LBE总线(21)； PowerPC SOC处理器⑴通过网络PHY (6)和网路变压器(4)输出到10/1OOM自适应网口(15)、通过RS232接口收发器(7)输出到RS232串口(16)。
2.根据权利要求I所述的LBE总线单板计算机,其特征在于所述PowerPCSOC处理器的型号为MPC5200B。
3.根据权利要求I或2所述的LBE总线单板计算机，其特征在于，所述FPGA(2)内部包括如下硬件模块地址译码控制模块(22)，测温通道控制器(23)，UART控制器(24)，开关量中断控制器(25)，429控制器(26)，LBE总线控制器(27)； 地址译码控制模块(22)根据LPB总线(3)进入FPGA(2)的信号译码出测温通道控制器(23) ,UART控制器(24)、开关量中断控制器(25)、429控制器(26) ,LBE总线控制器(27)所需的片选和控制信号； 测温通道控制器(23)、UART控制器(24)、开关量中断控制器(25)、429控制器(26)、LBE总线控制器(27)的数据、地址、读写信号连接到LPB总线(3)上。
专利摘要本实用新型采用PowerPC SOC低功耗处理器MPC5200B作为主控核心，SOC处理器本身集成了内存控制器、局部总线控制器、UART控制器、网络控制器IDE控制器等设备，无需外扩桥片，直接扩展内存、程序存储器等处理器运行的最小系统，在处理器局部总线上挂接FPGA，并通过FPGA设计技术扩展测温、UART串口、开关量输入输出、ARINC429、LBE总线等对外接口，极大的提高了计算机板集成度，降低了计算机板功耗，无需特殊的散热措施即可长时间稳定可靠工作，解决了LBE总线应用系统小型化、低功耗的设计问题。
文档编号G06F13/38GK202583967SQ201220220410
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者李灏, 仇新亮, 高文炜, 张华 , 桑蔚 申请人:中国航天科技集团公司第九研究院第七七一研究所