1.龍芯2F 措置器的功能與特點
本系統(tǒng)采用的龍芯2F（LOONGSON-2F ）措置器，是中國科學院計較手藝研究所最新發(fā)布的一款64 位MIPSⅢ指令集的通用RISC 微措置器,。該措置器在國內首個采用了90nmCMOS 設計工藝,，面積為35nm2，典型工作頻率800MHz 下實測功耗為4~5W ,，最高工作頻率可達1G,；最高浮點運算速度為每秒40/80 億次雙/單精度浮點運算，片內集成了PCI/PCIX 等IO 節(jié)制器,，并集成片上二級CACHE,、DDR2 內存節(jié)制器，很是適合高端嵌入式規(guī)模,。
2.系統(tǒng)硬件結構設計系統(tǒng)的結構框架
龍芯2F（LOONGSON-2F ）措置器為整個系統(tǒng)的節(jié)制中心,，并承擔所稀有據(jù)的措置使命。系統(tǒng)經由過程ICS950220 時鐘合成器發(fā)生主板上各芯片所需的時鐘,，同時該芯片帶有看門狗功能,。系統(tǒng)內存是經由過程措置器內部集成的DDR2 節(jié)制器擴展，考慮到PCB 印制板的面積和訪存更高的帶寬需求,，采用4 片16bit 位寬的內存顆粒方案,，內存容量取決于采用顆粒的容量，最年夜可撐持1GB 內存,，其工作頻率為300MHz ,。經由過程措置器供給的LOCAL BUS 擴展512KB Flash ROM 用于系統(tǒng)BIOS 存儲。
2．1 系統(tǒng)電源
無論是車載仍是便攜設備均需需采用直流電源供電,，是以,，節(jié)能和和高效是電源設計的主題。圖1 的電源模塊可見,，本系統(tǒng)主板采用了+5V 的直流適配器作為供電電源,，供給CPU 使用的1.2V 和供給接口電路使用的3.3V 直流電源因為經由過程的電流斗勁年夜,，均采用效率較高的開關電源。按照常規(guī)設計,，供給DDR2 和SM502 使用的1.8V 電源由3.3V 電源引入,，分袂由兩個線性電源（LDO）發(fā)生，本系統(tǒng)均改成效率較高的開關電源實現(xiàn),，提高了整個系統(tǒng)的效率,，實測整個系統(tǒng)的功耗節(jié)制在10W 以內。
3.系統(tǒng)接口
1,、系統(tǒng)經由過程多功能顯示節(jié)制芯片SM502 驅動各類接口,，SM502 可經由過程PCI BUS 直接與措置器相連，撐持2D 顯示加速,，可供給：AC97 尺度音頻接口（經由過程ALC203 芯片節(jié)制）,、一個UBS1.1 接口、一個尺度RS232 串口和一個調試串口（均由SP3232 芯片節(jié)制）,、VGA 和LCD 顯示接口,、ZV 視頻接口（由SSA7118 芯片節(jié)制）。
2,、系統(tǒng)經由過程PCI BUS 采用RTL8139D 作為以太網節(jié)制芯片,，供給10/100M 以太網接口。3,、系統(tǒng)經由過程PCI BUS 采用uPD720102 作為USB 節(jié)制器芯片,，供給三個USB2.0 接口。其中一路USB接口經由過程AU6331 讀卡機節(jié)制器芯片,，供給一個SD/MMC 接口
4.系統(tǒng)軟件
本系統(tǒng)運行在LINUX DEBIAN4.0 操作系統(tǒng)下,，其內核為LINUX 2.6.21。將Bootloarder–PMON2000 燒制在板載的BIOS ROM 中,，加電后自動完成措置器,、緩存、內存節(jié)制器,、收集節(jié)制器等初始化工作,。同時PMON2000 擁有少量行呼吁集，用于啟動后對內存的讀寫校驗,、板載Flash 的擦寫,、IP設置、串口設置以及跟主機之間進行數(shù)據(jù)通信,，搜羅上傳,、下傳文件、領受主機下達指令等等,。經由過程PMON2000的內部呼吁將LINUX 2.6.21 內核裝入內存,。
在內存條上有一個ROM,里面保留著內存巨細,、行地址數(shù)、列地址數(shù),、內存的bank 數(shù)等信息,，這些信息可以經由過程I2C 總線來訪謁到。作為一種通用設計方案,，要求能撐持各類分歧類型的內存條,。而在系統(tǒng)的調試過程中，我們發(fā)現(xiàn)SM502 芯片的I2C 邏輯有bug ,。是以采用SM502 的gpio 來模擬I2C 時序,，實現(xiàn)對內存（DIMM）條信息的讀取。并操作讀取到的信息對龍芯2F 措置器的DDR2 節(jié)制器進行設置裝備擺設,，收到精采的下場,。經測試，今朝該系統(tǒng)撐持市場上的所有類型的內存條,。
5.旌旗燈號完整性設計
因為整個系統(tǒng)模塊電路體積較小,，而電路的工作頻率較高，是以整個設計對旌旗燈號的完整性有嚴酷的要求,。龍芯2F 措置器的DDR2 內存總路線工作頻率高達300MHz ，這部門電路是高速電路設計的一個瓶頸,，對這部門電路仿真的功效根基上可以反映出整個電路旌旗燈號傳輸?shù)南聢?。下面以DDR2 節(jié)制旌旗燈號為例，描述該問題采納的設計體例和流程,。
在現(xiàn)實設計中,，首先操作龍芯2F 的IBIS 模子和仿真工具[4]預先確定關頭旌旗燈號的走線拓撲結構和匹配體例，由此來擬定PCB 布線的約束,。先提取PCB 布線前的仿真模子,，經由過程不雅察看對應的仿真功效波形，可確定獲得較好旌旗燈號質量的走線拓撲結構和匹配電路參數(shù),。完成PCB 布線后,，再提取現(xiàn)實拓撲進行仿真，提取后的拓撲見圖3 所示,。此時模子已搜羅PCB 板的疊層和阻抗節(jié)制信息,，并對現(xiàn)實過孔進行了建模。經由過程調整走線并不雅察看仿真功效可獲得最終最佳的走線,。圖4 給出了調整后的仿真功效,，可以不雅察看到在receiver 端獲得了較好的旌旗燈號質量，同時driver 端的過沖現(xiàn)象也在可接管的規(guī)模內,。最后在現(xiàn)實板極調試中再測量現(xiàn)實旌旗燈號波形,，經由過程調整匹配元件進行微調來確?，F(xiàn)實旌旗燈號質量的靠得住性。實踐剖明,，基于這種體例和流程能削減旌旗燈號完整性帶來的設計風險,，降低調試難度。本文稿中所有仿真IC modeling 參數(shù)為typical,，driver 的激勵旌旗燈號為133MHz 周期旌旗燈號,。
6.小結
本文介紹了基于龍芯2F 措置器的車載和便攜設備系統(tǒng)設計過程，首要對系統(tǒng)硬件結構,、軟件系統(tǒng),、旌旗燈號的完整性設計、提高整機效率等關頭手藝進行了闡述,。該系統(tǒng)結構緊湊,，既能自力工作又供給了矯捷的擴展接口，具有很年夜的應用前景,。