基于PowerPC的高速處理系統設計

　　2.2 存儲模塊

　　內存主要用于存放用戶數據和代碼，為程序運行和保存臨時數據提供空間，高速、大容量的內存可以提高系統運行效率。P1010內部集成的DDR控制器支持DDR3和DDR3L兩種內存芯片，本設計采用四片256M*8bit、支持800MHz操作頻率的DDR3芯片K4B2G0846C-HCK0并聯，實現了總共1GB的內存空間。四個芯片并聯支持最高800MHz×2×4×8bit=51.2Gb/s的數據傳輸速率。

　　2.3 配置模塊

　　P1010的大多數功能可通過在 信號的上升沿采樣POR配置引腳的值來設定，本項目通過上下拉電阻和撥碼開關電路對相關POR引腳值進行了配置，主要配置內容如表1所示，其中1表示上拉至高電平，0表示下拉至低電平。

　　要使P1010正常工作，必須通過CPLD對系統上電時序、復位信號、JTAG相關引腳等進行配置，另外，CPLD還可以用于POR引腳配置、系統擴展和整體控制等。

　　2.4 接口模塊

　　為實現系統開發過程中與外部主機的通信，本項目采用SP3232芯片實現了符合EIA/TIA-232-F標準的串口通信，采用RGMII物理層收發器VSC8641和一個用于電纜接口隔離的磁性模塊24HSS1041-2LF實現了網口通信。

　　P1010的SATA控制器可提供最高3.0Gbps的數據傳輸速率，通過外接SATA硬盤可以實現結構健康監測數據的快速存儲，方便后期回放和研究。

　　P1010內部僅集成了PCI-E控制器，為實現CPCI總線方式的數據傳輸，本項目采用橋接芯片PEX8112實現PCI-E和CPCI接口的轉換。PCI-E接口的參考時鐘為100MHz，由PI6C557-05和一個25MHz的無源晶振產生。

　　3 系統測試

　　高速處理系統的PCB板，大小為100mm×160mm，厚度不超過15mm。符合嵌入式應用對于小體積的要求。硬件調試成功后即可進行嵌入式Linux系統移植。

　　本文采用飛思卡爾提供的、面向Linux的軟件開發包Freescale Linux SDK for QorIQ Processors為高速處理系統開發嵌入式Linux系統，通過修改SDK中P1010rdb的配置文件得到適用于高速處理系統的配置文件，并在此基礎上生成可從NOR FLASH加載的u-boot以及Linux內核和根文件系統。首先，將u-boot寫入NOR FLASH[7]，系統上電后可在超級終端看到如圖2所示的反饋信息，表示u-boot移植成功。

　　內核和根文件系統有網絡和本地兩種加載方式，在系統調試階段，一般采用網絡加載方式，方便調試過程中反復修改。系統調試完成后，將其寫入FLASH等非易失性存儲器，采用本地加載方式，使系統可脫離主機獨立運行。

　　系統移植成功后即可進行系統性能測試。在主機上編寫C語言程序實現對1000個數的快速排序、選擇排序、插入排序，使用gcc編譯器生成Linux系統上的可執行文件，將其加載到高速處理系統中并運行，得到它們需要的時間分別為0.124s、0.376s和0.438s，可見高速處理系統具有較強的數據處理能力。

　　4 結語

　　本項目設計并實現了用于結構健康監測的高速處理系統設計，該系統具有高速的數據處理和傳輸能力，可以滿足結構健康監測系統的要求，具有小體積、低功耗等優點。該系統可以移植嵌入式Linux系統，為后期各種算法的開發和移植提供了便利。該系統在實際使用過程中可以根據監測數據迅速的對飛機的健康狀態做出評估，也可以用作其他結構的結構健康監測系統的數據處理中心。