基于CPCI总线的嵌入式计算机通用接口设计

史云辉

摘 要

本文提出一种建立在CPCI总线基础之上的嵌入式计算机通用接口设计方案，对本方案的设计思路，硬件、软件设计要点进行阐述与分析，望能够为用户使用提供方便，简化设备维护步骤，提高嵌入式计算机系统的使用质量与寿命。

【关键词】CPCI总线 嵌入式计算机 通用接口 设计

嵌入式计算机系统产品生命周期长，但电子元器件的更新换代周期是非常短的，两者相互影响下势必会出现在嵌入式计算机系统产品寿命周期内对硬件芯片进行更换的问题。但以往设计方案下，更换后功能不同的硬件芯片为正常运行，必须配合修改底层驱动软件，由此带来了一系列的问题，不利于用户使用与设备维护。如何通过对嵌入式计算机系统通用接口进行优化设计的方式，弥补上述问题是非常值得研究的课题之一。

1 设计思路

整套基于CPCI总线的嵌入式计算机通用接口设计方案综合硬件、软件、可编程技术，由硬件、软件两个模块构成。硬件部分主要覆盖扩展模块所提供通用硬件接口，可支持系统搭载具有通用化以及标准化特点的数据交换平台，软件部分则主要包括主板通用设备以及扩展模块逻辑设备所对应驱动程序，可实现嵌入式计算机系统根据功能进行划分，并对数据结果以及信息格式进行科学定义，搭载硬件模块通用接口实现系统功能。基于CPCI总线的嵌入式计算机通用接口设计方案实现后与传统方案最大的差异在于更具智能化特点，通过对CPCI总线技术的应用，最大限度的削弱了嵌入式计算机系统中不同功能硬件芯片的差异，具有硬件、软件集成通用化的特点与优势。

2 通用接口硬件设计

嵌入式计算机系统通用接口硬件设计主要包括两项内容，第一是扩展板通用硬件接口设计，第二是标准总线接口设计。

扩展板通用硬件接口按照功能划分包括如下模块：

（1）CPCI总线桥接芯片；

（2）可编程逻辑芯片；

（3）CPCI总线匹配电路；

（4）外围控制电路；

（5）双口RAM处理器；

（6）微处理器。

基于CPCI总线技术的扩展功能可通过PCI-PCI桥接方式实现，总线端时钟频率为33.0MHz，数据地址宽度为32位，兼容5.0V以及3.3V电压信号。接口可实现CPCI总线全部功能，搭载系统平台，以反射传播方式完成对总线控制信号、地址数据信号至局部总线端口的转换。在系统内部所搭载双口RAM处理器具有独立的数据读写功能，数据线宽度预设值为16为，地址线宽度预设值为11为，支持双口异步操作。

3 通用接口软件设计

本研究中所提出通用接口设计方案软件系统以Vx Works实时多任务操作系统为运行平台。该平台具有优先级任务调度管理、多任务管理、存储器优化、时钟服务、以及中断管理服务等功能。以下就主板驱动程序软件设计方案进行阐述：

嵌入式计算机系统中通用接口设备驱动程序需驻留于系统内存中，优先级级别高。主板运行中，驱动程序可搭载CPCI总线对硬件接口进行初始化操作与自动控制，配合双口RAM处理器满足数据交换功能。驱动程序中需要分别定义上位机初始化、扩展板初始化、扩展板自动控制、数据发送、以及数据接收等相关功能所对应的实现函数：

（1）上位机初始化操作所对应实现函数为General_Master_Initial，所对应主要功能是对主板生产厂商批号、设备号、以及版本号进行读取；

（2）扩展板初始化所对应实现函数为General_Slave_Initial，所对应主要功能是对扩展板生产厂商批号、设备号、版本号、配置文件名称、以及配置文件路径等信息进行读取，生成扩展板所对应初始化参数，并输入嵌入式系统内置双口RAM处理器扩展板初始化参数区中；

（3）扩展板自动控制操作所对应实现函数为General_Slave_Ctl，所对应主要功能是将工作状态、工作模式等扩展板相关控制参数输入嵌入式系统内置双口RAM处理器扩展板控制参数区中，参数信息由下位机负责读取，以满足扩展板自动控制操作功能；

（4）数据发送所对应实现函数为General_Data_Send_Find，所对应主要功能是判断嵌入式系统上位机是否有等待发送数据，若有数据等待发送则执行发送程序，若无数据等待发送则执行接收判断程序；

（5）数据接收所对应实现函数为General_Data_Recv_Find，所对应主要功能是判断嵌入式系统内置双口RAM处理器接收数据区是否存在等待接收数据，若有数据等待接收则执行接收程序，若无数据等待接收则执行发送判断程序。

4 结束语

本文设计并研究了一套基于CPCI总线的嵌入式计算机通用接口设计方案，硬件、软件设计配合，通过搭载通用接口电路、逻辑设备驱动程序、通用设备驱动程序的方式，实现了通用接口电路以及软件驱动程序的标准化，避免了嵌入式计算机系统因硬件芯片所产生差异，同时可解决系统设计中底层软件对硬件芯片的依赖性问题，可促进系统软件与硬件模块的独立，方便嵌入式计算机系统根据实际需求对底层驱动软件进行修改调整，应用前景广阔。

参考文献

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作者单位

江苏自动化研究所 江苏省连云港市 222006