PowerPC在车辆显控系统中的应用

摘要：车辆显控系统的控制主板选用高性能PowerPC MPC8548E处理器，扩展了显示器、内存、Flash存储器和接口设备。以此主板为平台，实现了车辆数据和视频的实时显示和控制。本文重点阐述了在PowerPC上用软件实现I2C控制以及通过PCI总线实现设备间通信的方法。
关键词：PowerPC；MPC8548E；VxWorks；BSP

车辆显控系统是对车辆工作状态信息进行显示、控制，并完成人机交互的系统。车辆显控系统需要在显示文字、图形和视频的同时响应按键操作，并对车辆控制系统进行操控。这就要求系统具有实时响应、并行处理多个任务的能力。本文在以PowerPC MPC8548E为处理器的控制主板上应用实时操作系统VxWorks，实现了实时响应系统操作、显示相应信息的功能。以此主板为核心控制主板的显控系统，具有高性能、高稳定性和良好的兼容性。

1 PowerPC MPC8548及其控制主板概述
PowerPC MPC8548是Freescale公司开发的新一代PowerQUICC III系列的高性能处理器。其内部工作频率可达1．33 GHz，在该工作频率上处理性能可达3 065MIPS。一级缓存有指令缓存和数据缓存各32 KB，二级缓存为512 KB，支持DDR1和DDR2存储器控制器，支持PCI、PCI-X和PCIE接口，支持SRapid IO接口和4个GbE接口。MPC8548不仅拥有强大的数据处理能力，还具有很强的通信处理能力，可靠性高，抗恶劣环境能力好，特别适合对网络性能要求较高及有多个接口的场合。
车辆显控系统的核心控制主板是以PowerPCMPC8548E为处理器的嵌入式系统。该系统通过扩展显示器、内存、Flash存储器以及其他接口控制电路，构成了高性能、高可靠性的核心控制主板。以此控制主板为硬件平台，移植嵌入式实时操作系统VxWorks，对接口设备驱动进行二次开发，继而以VxWorks为软件开发平台，开发应用程序，实现显示和控制任务。

2 PowerPC控制主板硬件设计
如图1所示，PowerPC控制主板硬件系统由处理器、外围电路和外部接口设备组成。外围电路包括电源、晶振和复位电路；外部接口电路包括串口、网口、EL／LVDS液晶显示、16位PCI总线、USB接口、Flash、鼠标和键盘等。

3 PowerPC控制主板软件设计
车辆显控系统是一个多任务的复杂的实时嵌入式系统，采用操作系统对所有软硬件资源进行分配、调度、控制和协调，尤其是协调并发活动，如任务调度、内存管理、同步机制、异常和中断处理、任务间通信等。WindRiver公司(现被Intel收购)的VxWorks是一个实时嵌入式操作系统。VxWorks操作系统已经广泛应用于航空、汽车等行业，鉴于VxWorks对PowerPC处理器体系结构的支持，使得应用PowerPC处理器的嵌入式系统大多以其作为操作系统。因此，车辆显控系统也采用VxWorks作为操作系统。
嵌入式系统是根据实际要求对硬件资源进行配置和裁减而成的系统。由于嵌入式产品是软硬件的结合体，且随着产品的研制完成，软件就已固化在硬件环境中，因此，软硬件综合开发是嵌入式系统的一大特点，而软件设计是在紧密联系硬件的基础上完成的。
PowerPC控制主板的软件设计遵循嵌入式软件的体系结构设计方法，分为如下两部分：
①特殊设备驱动的开发，通用设备驱动程序的集成，即板级支持包BSP的开发。
②应用程序的开发，即显控任务的实现。