以實際需求為研究核心的嵌入式系統(tǒng),是以計算機技術(shù)做為其理論基礎(chǔ),軟件和硬件可以根據(jù)需求靈活定制,并對系統(tǒng)要提供的功能、產(chǎn)品研發(fā)耗費成本等有具體限制的系統(tǒng)。由于軟件和硬件設(shè)計的靈活性,使得嵌入式系統(tǒng)與傳統(tǒng)PC機系統(tǒng)有很大不同。嵌入式系統(tǒng)是在進行具體系統(tǒng)設(shè)計時,根據(jù)不同的實際應(yīng)用的需求來選擇合適的軟硬件方案。 本文研究的課題是一個具有網(wǎng)絡(luò)電話功能的光網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)交換項目,為了實現(xiàn)該系統(tǒng)功能,分軟硬件兩部分提出了設(shè)計方案,完成并實現(xiàn)了系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)。 首先根據(jù)系統(tǒng)平臺要實現(xiàn)的硬件功能,提出了硬件電路的模塊化設(shè)計方案,針對系統(tǒng)要使用的器件做了選型,對關(guān)鍵模塊和接口的詳細(xì)設(shè)計進行了實現(xiàn)。硬件設(shè)計方案每一部分的功能和硬件接口比較明確,不但設(shè)計過程比較清晰,而且有利于故障的排查。硬件設(shè)計工作與驅(qū)動軟件設(shè)計緊密相關(guān),所以硬件設(shè)計充分考慮了軟件驅(qū)動設(shè)計的方便性。 硬件設(shè)計工作完成后,為了方便調(diào)試、升級系統(tǒng)代碼,本文利用硬件仿真器對啟動代碼完成了調(diào)試,實現(xiàn)了啟動代碼在該硬件平臺的代碼移植,完成了硬件開發(fā)平臺的最小啟動環(huán)境。在該啟動環(huán)境下,編寫實現(xiàn)了串口、網(wǎng)絡(luò)控制器、DDR SDRAM及Flash等外部設(shè)備的驅(qū)動程序,使所有硬件設(shè)備都可以在啟動代碼環(huán)境下正常使用,方便下載、調(diào)試及升級系統(tǒng)代碼。為了更好的考慮以后的產(chǎn)品升級工作,實現(xiàn)了針對系統(tǒng)代碼的升級程序。 為了方便實現(xiàn)上層協(xié)議、交換機配置管理、遠(yuǎn)程Web管理等功能,需要在該嵌入式平臺運行操作系統(tǒng)。為此本文在前面啟動代碼環(huán)境下,完成了版本為2.6.18的Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核代碼在系統(tǒng)硬件平臺的移植。針對電路板上各種不同種類的外部設(shè)備,實現(xiàn)了EMAC控制器、以太網(wǎng)交換機芯片、E2PROM、SPI控制器、指示燈、按鍵中斷、LE88221電話芯片、ASP音頻接口及MDIO接口等驅(qū)動程序,為上層應(yīng)用軟件提供了硬件平臺無關(guān)的接口。針對Flash存儲設(shè)備特點,實現(xiàn)了針對Flash設(shè)備的文件系統(tǒng)JFFS2的制作。為了更好的利用Flash設(shè)備空間,對Flash設(shè)備的分區(qū)進行了調(diào)試和實現(xiàn)。為了滿足系統(tǒng)需要,調(diào)整了Linux內(nèi)核對USB設(shè)備的支持,使USB設(shè)備可以在系統(tǒng)平臺上使用。 本文研究課題的實現(xiàn)過程已經(jīng)成功應(yīng)用在具體系統(tǒng)中,并經(jīng)過了嚴(yán)格的測試。研究課題所做的工作,也是一個典型嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中的必要的和最困難的工作。研究Linux在嵌入式設(shè)備上的典型應(yīng)用實現(xiàn)過程,對于研究和應(yīng)用嵌入式操作系統(tǒng)、硬件設(shè)備驅(qū)動設(shè)計等,都有很大的實踐和指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TP368.11
【部分圖文】：

.2.1 以太網(wǎng)交換模塊設(shè)計本模塊是以太網(wǎng)業(yè)務(wù)交換處理部分，以太網(wǎng)交換芯片采用的是 Broadcom 公的BCM53212M，它提供的MII接口可以做為RvMII來使用，這為與DSP的MII MAC制器相連提供了方便[11]；GMII 接口由于速度快，用來做為上行口跟光模塊芯交換數(shù)據(jù)，下行提供了 16 個 10/100MB 快速以太網(wǎng)口。在具體產(chǎn)品設(shè)計過程中，只使用了 2 個 GMII 接口中的第一個，另一個沒有用。本模塊的功能框圖如圖 2-1 所示：

圖 2-2 BCM53212 與 DM6446 之間連接示意圖塊設(shè)計主要芯片是 DM6446 內(nèi)部集成 ARM926EJ-S 核，的運行、整個系統(tǒng)的管理及控制 DSP 核。 VOIP[12]模塊需要的 SPI、ASP 等總線接口，DM6務(wù)接口使用 ASP 模塊接口，而對 LE88221 的管M6446 的 SPI 接口只有 2 個片選信號，最多可上需要有 8 片 LE88221 芯片，所以通過使用 DM選。存儲芯片選擇方面，系統(tǒng)使用了容量為 1Gbit2 存儲芯片，程序存儲芯片則使用了容量為 12。在所有 GPIO 引腳的使用上，有的 GPIO 引腳

圖 2-3 DM6446 與外圍芯片之間連接示意圖2.3 系統(tǒng)復(fù)位模塊設(shè)計復(fù)位電路是使芯片工作正常的重要部分[13]，復(fù)位處理不好，經(jīng)常會出現(xiàn)莫名妙的問題。由于系統(tǒng)板卡上的元器件比較多，而每種器件的復(fù)位要求都不一樣，以在復(fù)位問題處理上顯得比較復(fù)雜，必須采用不同的復(fù)位處理方式，為了使系可靠運行，有的芯片采用了自動復(fù)位電路，而有的芯片采用了利用別的芯片為進行手動復(fù)位。下面對板卡上的復(fù)位模塊進行詳細(xì)描述：首先，系統(tǒng)采用 MAXIM 的 max708片做為上電復(fù)位芯片，當(dāng)系統(tǒng)上電后，max708 將輸出一個低有效的復(fù)位信號，時復(fù)位光模塊芯片及與其相連的 FLASH 和 DM6446 及與其相連的 FLASH。當(dāng)6446 正常啟動后，再由它對以太網(wǎng)交換芯片 BCM53212M、8 個 LE88221 芯片通 GPIO 進行手動復(fù)位。

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本文編號：2832409