基于MPC8280的智能串口模塊設計

摘要：基于MPC8280的智能串口模塊用于擴展CompactPCI計算機系統的串行通信接口。在模塊設計中，通過使用HB6芯片，實現非透明PCI橋；通過外接收發電路，實現PowerPC微處理器自帶的四路RS 422接口。該智能模塊具有單獨處理能力，在基于CompactPCI總線的系統中既可作主模塊又可作從模塊。該模塊已經投入使用，在使用過程中性能穩定。
關鍵詞：PowerPC；HB6；RS 422；CompactPCI

隨著嵌入式技術的不斷發展，微處理器的處理能力大幅提升。嵌入式處理器在通信設備、消費電子、軍用電子等領域的應用越來越廣泛。在軍用電子領域，微處理器的處理速度、功耗及工作溫度更是有嚴格的要求。
計算機系統中串口模塊智能化已經成為趨勢，為了能夠更好地對各種設備和接口進行控制，逐漸開始在模塊中使用微處理器，并移植嵌入式操作系統進行控制管理。該模塊使用了PowerPC家族中的MPC8280作微處理器，搭配HB6進行了非透明橋設計，并在本板上移植了實時操作系統VXWORKS。

1 硬件設計
智能串口模塊是基于G2處理器MPC8280的6U尺寸CPCI總線模塊，符合PICMIG2．0R3．O。處理器采用Freescale公司MPC8280，主頻450 MHz，最高處理性能885 MIPS，內嵌高速緩沖器(指令16 KB，數據16 KB)，支持32位整型運算及硬件單／雙精度浮點運算，最大功耗為2．3W；提供板載64位128 MB SDRAM，64位32 MB FLASH，E2PROM等存儲設備。
I／O接口方面提供了四個串行接口，支持異步／同步方式，支持RS 232／RS 422電氣接口標準。其中，異步方式的單口最大速率115．2 Kb／s，同步方式的單口最大速率1 Mb／s(實際性能根據系統負荷決定)；提供一個USB 1．1標準接口，與串行接口4復用信號；提供一個系統控制臺接口，接口符合串行異步RS 232標準，速率為9 600 b／s；提供兩個以太網接口，支持10／100 Mb／s及半／全雙工白適應，接口定義符合PICMG 2．16標準定義。
CPCI總線接口采用非透明橋設計，使用PCI6254芯片，配置其工作在通用模式下，總線為32 b數據寬度，33 MHz總線時鐘。
該智能串口模塊最大可提供四個RS 422接口(可跳線選擇為RS 232)，兩個10／100 Mb／s及半／全雙工自適應以太網接口，可滿足大多數軍用計算機系統的通信需求。采用非通明PCI橋設計，使之與主板的通信智能化，可應用于要求苛刻、環境惡劣的機載、車載、艦載計算機系統中。模塊原理框圖如圖1所示。

1．1 通信接口設計
MPC8280專為串行通信優化而內嵌通信處理器(CPM)。CPM是一個32位RISC通信處理器(CP)，有自己的ROM和RAM，存放著自己的微代碼，它可以為需要通信能力的設備提供一個靈活、完整的解決方案，同時降低系統頻率和能耗。CP提供了多個綜合的通信通道，可以處理低層次的協議。
CPM模塊提供的對外接口如表1所示。