超级先进的工控嵌入式系统技术以PowerPC440GP型微为核心的创意设计大师piece
摘要：本文介绍了一种基于PowerPC440GP高性能微处理器的网络服务器嵌入式系统设计方案，并详细阐述了硬件设计的关键技术。文章讨论了VxWorks操作系统在该平台上的开发、移植过程，以及BSP（Board Support Package）和BootROM的实现。
关键词：RISC架构；PowerPC440GP；VxWorks BSP；BootROM
1 引言
PowerPC440GP是一款由IBM公司推出，具有高性能32位RISC指令集计算机核心的处理器。其片上集成了丰富外围设备接口资源，最高工作频率可达500 MHz，使其适用于交换机、路由器和网络服务器等嵌入式应用。本文旨在为此类应用提供一种通用的系统设计方案，并探讨相关软硬件技术。
2 PowerPC440GP特点与性能
128位处理器局部总线（PLB），提供峰值4.2GB/s读写能力。
36位地址路径，可寻址64 GB内存。
片上外围设备总线（OPB），连接低性能设备，如串口、以太网口等，以提高PLB利用率。
拥有64位片上双倍速率DDR SDRAM支持，最高频率133MHz PCI接口。
支持8个外设32位外部总线，2个10 MB/s/100 MB/s以太网端口，2个串口和I2C口，以及32个GPIO。
3 应用系统设计方案
该网络服务器平台采用PowerPC440GP作为核心组件，其扩展结构如图1所示。主要包括电源电路、高效时钟电路、DDR内存及扩展电路、程序存储Flash电路、一块EEPROM用于启动配置，一些JTAG调试接口以及通信接口，如以太网和串行端口。
3.1 电源电路设计
选择LP3963ES-2.5型LDO为输出3.3 V最大负载3 A，同时使用TPS77518型DC/DC转换器为输入2.5 V提供1.8 V输出，以减少二次供电功耗。
3.2 CPU时钟电路设计
通过PLL将33.33 MHz晶体振荡器信号倍频，为CPU提供高频时钟信号。
3.3 DDR SDRAM电路设计
选用HY5DU281622ETP-M内存模块，每个模块容量为64 M字节，可以通过CY2309时钟匹配器确保各部分同步工作，并采用SSTL-2标准进行布线优化数据传输速度及信号质量。
4 程序存储及启动配置
选择MX29LV160BTC Flash芯片存放操作系统与应用程序并实现EBC同步访问模式。此外，还增加一个512 KB SST39SF040 BootROM模块用于初始化启动流程，便于调试和维护系统功能。
5 以太网接口設計
利用RTL8201BL网卡实现100 Mbps以太网通信，与16PT8515滤波器配合使用，以保证稳定性并遵循MII标准进行数据传输协议控制。在物理层面，它能够根据需要自动调整传输速率，从而适应不同环境下的需求。
