基于MPC8247嵌入式电力交换系统的设计与实现

摘要：首先介绍了基于MPC8247的嵌入式电力交换系统的硬件平台，着重阐述了如何在MPC8247处理器上开发嵌入式电力交换系统，主要包括开发环境的搭建、系统引导模块U-Boot修改、内核的裁剪和移植，交换软件SDK移植，应用软件ZebOS的编译等。通过电力交换设备(DPN8000)的现场应用，证实该系统具有体积小，功耗低，高带宽等优点，为电力通信网络和系统的开发做出了贡献。
关键词：嵌入式系统；MPC8247；电力交换系统；移植

随着电力通信的发展，电力业务量的增加，对嵌入式电力设备的I／O处理能力有了更高的要求，尤其需要能提供大容量、高速率和高带宽的语音、数据和视频业务支撑的嵌入式接入设备，因此，性能高，功耗低的大容量嵌入式电力设备倍受青睐。
Freescale公司生产的PowerPC处理器MPC8247具有集成度高，功耗低和能支持丰富的外围设备等优点，再搭配IP Infusion的ZebOS(R)软件，实现了快速通信与高吞吐率的数据处理，有效地提高了网络的性能、降低了网络基础设施的成本并增加了运营商和企业的收益，很好地解决了嵌入式电力通信设备遇到的问题。本文以开发大容量电力光交换设备OLT(DPN8000)为背景，介绍了电力交换系统的硬件设计和嵌入式交换系统系统开发的搭建，重点针对如何实现嵌入式电力交换系统给出解决办法。

1 硬件平台的概述
MPC8247板主要包括CPU子系统，其系统框图如图1所示。

MPC8247是Freescale公司MPC82XX系列微处理器的一种，主要由G2_LE内核(PowerPC 603e内核的一种)，系统接口单元SIU以及通信处理模块CPM组成。支持60x总线，其数据线宽为64位，地址线为32位；支持PCI／LOCAL总线，其数据线宽为32位，地址线为32位。PowerPC8247内核工作时钟最高为400 MHz，CPM工作时钟最高为200 MHz。外设接口大致如下：
(1)SDRAM：64位256 MB容量，由4片64 MB的MT48LC32M16A2TG组成，使用Local Bus的D[0：63]和A[16：28]。
(2)FLASH：32 MB容量，由2片16 MB的S29GL128N组成，设计中该FLASH工作在WORD模式，使用Local Bus的D[0：31]和A[4：29]。
(3)PCI总线：引出一个32位66 MHz的PCI总线，经过PCI-PCIe桥片PI7C9X10转换成为PCIe总线，经XMC连接器连接到底板的交换芯片BCM56 338，作为Fabric芯片的管理端口。

2 嵌入式系统开发环境的搭建
2．1 准备开发环境
通常嵌入Linux的开发分为主机系统和目标系统，他们之间通过网络接口和串口互连，网口一般用以下载程序和内核映像文件，串口一般作为console控制台来使用，在主机通过超级终端与目标系统进行命令交互，就像PC的键盘和显示器。
嵌入Linux系统模型如图2所示。

2．1．1 安装开发编译环境
通常主机与目标板的CPU都不相同，需要进行交叉编译。在本项目中使用了GNU GCC工具链。GNUGCC的PowerPC版本需要交叉编译，所有源代码可以从FSF的FTP站点。
整个建立过程为：下载源文件、补丁和建立编译的目录；建立内核头文件；建立二进制工具(binutils)；建立初始编译器(bootstrap gcc)；建立C库(glibc)；建立全套编译器(full gcc)。
安装好之后可以用“which ppc_8xx．gcc”来查找一下产生的目标执行文件在哪里。