Rabbit FLEX硬件应用新思路

摘要：    现代科技快速发展，嵌入式系统的硬件设计呈现多样化。本文首先简单阐述了硬件设计的发展变化，然后分析了Rabbit FLEX的结构和制造过程。

关键词：    Rabbit FLEX；硬件设计；嵌入式系统

现代科技的快速和深入发展，嵌入式系统产品的硬件设计形式也呈现了多样化。从芯片到基于芯片的功能模块解决方案，从多芯片功能集成到单芯片的多功能SOC化，从软硬件产品分家(硬件、软件、用户是三个主体)到软硬件独家提供，所有的一切发展和变化，无非是为了扬长避短，充分发挥各种优势，在产品开发过程中，争取更短的上市时间，发挥更强的性价比优势，要求最好的稳定性能，最大可能的降低设计风险，希望更长的器件供应生存期等等。Digi公司的嵌入式产品—Rabbit FLEX，在这些方面，充分体现了以上的特点，并且从利用它来做最终用户产品的角度，可以看到一些现代的、全新的硬件设计新思路。

Rabbit FLEX的结构

Rabbit FLEX作为Digi公司的一款新型嵌入式产品，它是基于Rabbit3000微处理器构造而成。简单看，它就是一款硬件可配置式的单板机。先由Rabbit3000和一些基本的SRAM、FLASH构成通用功能模块PowerCore，再由该模块和其他应用功能器件底板叠加组合而成。

Rabbit3000 是专门为嵌入式控制、通信和以太网连接而设计的微处理器，它的工作主频达到54MHz，工作电压为3.3V(I/O口可承受5V)，具有6个高速率串口(带IrDA功能)，56个功能复用的数字I/O口，积分编码器，脉宽调制输出，脉冲捕获和测量能力，集成的SRAM和FALSH外设直接接口，带后备电池的实时时钟，紧凑的指令集和高时钟速度惊人地提高了数学、逻辑运算和 I/O 速度，非常低的电磁干扰性能和低功耗性能，应用软件开发对 C语言友好，代码紧凑高达1MB代码数据空间的直接软件支持。

PoweCore3800通用功能模块，如图1，它既继承了Rabbit 3000的性能，又有效扩展了相应的应用功能。PowerCore3800的时钟速度可达51.6MHz，板载电源10~60 VAC和8~43 VDC，板载模拟特性包括交流交叉、斜波发生器、温度传感器，高达1MB的 Flash， 1MB 的SRAM (512K 代码 / 512K数据)，多达39个GPIO口，集成10/100 Base-T自适应以太网接口。

图1 PowerCore 3800 通用功能模块

Rabbit FLEX最大特色就是底板的尺寸、形状、对外接口位置已经确定，只是底板上已经优化设计了多种可选电路，通过贴装不同的功能器件，就可以达到不同的应用功能。也就是说，Rabbit FLEX完全是可以按用户需来定制的硬件可配置单板机，用户可根据自己的应用需求购买必要的功能，无需制造多余的功能，Rabbit FLEX除了具备PowerCore的通用功能外，还提供了如下应用功能的选配：

* 串口通信：RS232 / RS485 / RabbitNet；
* A/D转换功能 (8位，16通道)；
* D/A转换功能 (8位，2通道)；
* 功能复用的数字I/O口 (多达40个)；
* 键盘接入(如：2 x 6, 4 x 4, m+n≤8)；
* LCD接入(基于字符型的)。

Rabbit FLEX的制造过程

Rabbit FLEX虽然功能丰富，最终用户要利用它制成独特功能的单板机还需要进行二次开发。用户二次开发产品是很容易实现的，Rabbit FLEX的制造过程如图2所示。

图2  Rabbit FLEX 制造过程

从图2中我们可以看出，用户只要按需选配要求的功能，通过网站提交XML形式的设计文件后，Digi公司根据XML设计文件从两方面去实现，一方面产生此款Rabbit FLEX的应用软件库LIB，另一方面，工厂根据生产文件来生产、组装、测试等，当测试和质检通过后，就发货给用户。用户同时得到硬件成品和应用软件开发的LIB库。整个过程，最快一周就可以完成。而且，用户在第一次得到Rabbit FLEX后，在最终产品的开发、制造过程中发现还需增加或减少功能，重复以上过程就可以在最短时间内满足最终需求，从而可以大批量购买Rabbit FLEX和生产具有用户特色的最终产品。 
当然，Rabbit FLEX不仅仅体现在其硬件产品的快速设计和灵活方面。在应用软件开发上面，还有单独针对Rabbit微处理的Dynamic C应用软件开发平台。从Dynamic C 本身的角度看，它是工业化的动态 C 语言软件开发系统，而且其扩展了C语言的功能(提供比如：shared/protected 变量、costatements 和 cofunctions等) ，具有大量的各种应用的例程和函数库，很容易在不同型号Rabbit芯片间迁移的通用性平台。它具有完整的编辑、编译、装载、调试一体化功能，C代码与汇编代码混合编译，全程断点、单步运行等调试功能。无需第三方的工具和在线仿真器，通过串口电缆直接下载和调试目标程序。而Rabbit FLEX在制造过程中，生成的软件库LIB就是基于Dynamic C的针对此款Rabbit FLEX产品的应用软件开发的底层软件库和软件框架。

硬件设计的新思路

从Rabbit FLEX的结构到制造过程中，我们不难看出，有其独特的灵活性和硬件设计的创新思想。传统的硬件设计思路，一般是用户根据应用进行微处理器选型，外设功能芯片选型，原理设计，硬件原形设计，软件开发调试等。往往还需要如此反复几次，最后才能使软硬件整合起来。这样的嵌入式产品的硬件设计开发过程，显然开发周期较长，性价比不高，而且其可靠性稳定性还有待考验。当然，在传统的思路上，也有部分硬件设计过程的改变，就如Digi的基于Rabbit的系列RCM模块，用户可以购买Digi成熟的高品质的模块产品，再扩展用户自己独特功能而制造出最终产品。从用户开发产品的角度，显然在模块功能的开发、测试上节省了不少投入，但最终产品的开发上，还是需要不少的整合过程。

而Rabbit FLEX提供给我们的硬件设计新思路就是借鉴了软件可配置、可选配的思想，硬件产品也可以配置、可选配，而且在硬件功能选配的过程中，其配套的软件功能也同时具备和形成。这里还体现出软硬件独家提供的优势，由于没有第三方的参与，那就没有了设计开发过程中的多方参与和磨合，只有原供厂家和用户的合作。这样，大大节约了成本，只要为所需的硬件功能付出费用，同时，也减少了产品上市时间，无需软硬件开发测试过程，完全降低了设计风险，选配功能的Rabbit FLEX都是高品质生产的。

结语

在嵌入式产品硬件设计过程中，从传统思路到创新的思路和方法，无非是为了赢得最终产品的竞争力，力争创造最大的利润和价值。Digi公司的Rabbit FLEX的创新思路具备了这些优点，这不仅使其本身具有市场的竞争力，而且使得利用它来开发的最终用户产品也具有市场的竞争力。更重要的是，它给同类产品硬件设计开发思路提供了有利借鉴。

参考文献：
1． http://www.rabbitsemiconductor. com/products/RabbitFLEX/ 
2. ‘Rabbit3000 Microprocessor　Datasheet’，Rabbit Semiconductor，2001. 
3. ‘Rabbit FLEX Data Sheet’，Rabbit Semiconductor，2005. 
4. ‘Dynamic C User's Manual’，Rabbit Semiconductor，2005.