基于MPC8280的智能串口模块设计

摘要：基于MPC8280的智能串口模块用于扩展CompactPCI计算机系统的串行通信接口。在模块设计中，通过使用HB6芯片，实现非透明PCI桥；通过外接收发电路，实现PowerPC微处理器自带的四路RS 422接口。该智能模块具有单独处理能力，在基于CompactPCI总线的系统中既可作主模块又可作从模块。该模块已经投入使用，在使用过程中性能稳定。
关键词：PowerPC；HB6；RS 422；CompactPCI

随着嵌入式技术的不断发展，微处理器的处理能力大幅提升。嵌入式处理器在通信设备、消费电子、军用电子等领域的应用越来越广泛。在军用电子领域，微处理器的处理速度、功耗及工作温度更是有严格的要求。
计算机系统中串口模块智能化已经成为趋势，为了能够更好地对各种设备和接口进行控制，逐渐开始在模块中使用微处理器，并移植嵌入式操作系统进行控制管理。该模块使用了PowerPC家族中的MPC8280作微处理器，搭配HB6进行了非透明桥设计，并在本板上移植了实时操作系统VXWORKS。

1 硬件设计
智能串口模块是基于G2处理器MPC8280的6U尺寸CPCI总线模块，符合PICMIG2．0R3．O。处理器采用Freescale公司MPC8280，主频450 MHz，最高处理性能885 MIPS，内嵌高速缓冲器(指令16 KB，数据16 KB)，支持32位整型运算及硬件单／双精度浮点运算，最大功耗为2．3W；提供板载64位128 MB SDRAM，64位32 MB FLASH，E2PROM等存储设备。
I／O接口方面提供了四个串行接口，支持异步／同步方式，支持RS 232／RS 422电气接口标准。其中，异步方式的单口最大速率115．2 Kb／s，同步方式的单口最大速率1 Mb／s(实际性能根据系统负荷决定)；提供一个USB 1．1标准接口，与串行接口4复用信号；提供一个系统控制台接口，接口符合串行异步RS 232标准，速率为9 600 b／s；提供两个以太网接口，支持10／100 Mb／s及半／全双工白适应，接口定义符合PICMG 2．16标准定义。
CPCI总线接口采用非透明桥设计，使用PCI6254芯片，配置其工作在通用模式下，总线为32 b数据宽度，33 MHz总线时钟。
该智能串口模块最大可提供四个RS 422接口(可跳线选择为RS 232)，两个10／100 Mb／s及半／全双工自适应以太网接口，可满足大多数军用计算机系统的通信需求。采用非通明PCI桥设计，使之与主板的通信智能化，可应用于要求苛刻、环境恶劣的机载、车载、舰载计算机系统中。模块原理框图如图1所示。

1．1 通信接口设计
MPC8280专为串行通信优化而内嵌通信处理器(CPM)。CPM是一个32位RISC通信处理器(CP)，有自己的ROM和RAM，存放着自己的微代码，它可以为需要通信能力的设备提供一个灵活、完整的解决方案，同时降低系统频率和能耗。CP提供了多个综合的通信通道，可以处理低层次的协议。
CPM模块提供的对外接口如表1所示。