国产化嵌入式计算机系统设计

朱传明

摘 要 本系统软件采用开源的Linux操作系统，硬件采用国产低功耗ARM芯片作为核心控制单元，模块包含ARM的嵌入式处理器、DRAM扩展接口、FLASH扩展接口、数据存储单元、以太网通信单元，该系统实现了嵌入式计算机系统的国产化。

关键词 国产化；嵌入式ARM处理器；Linux

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）162-0084-01

在我们的科研生产中，嵌入式计算机系统十分的常见。而绝大多数嵌入式计算机系统都是由Intel的CPU和风河的Vxworks构成。除了在民用领域中广泛的使用，在军用领域基本也被国外产品所垄断。国外的软硬件核心技术并没有向我们开放，这就在我们的军用设备上埋下隐患，而消除这种隐患的唯一方法，就是将嵌入式计算机系统国产化，这也是本文的最终目的。

1 系统设计方案

根据国产化的要求，关键的核心软硬件都应国产化。处理器作为硬件核心，操作系统作为软件核心都应选择自主开发。这也是设计本系统的关键所在。

1.1 核心器件选取

ARM处理器是一款RISC微处理器，更早称作Acorn RISC Machine，ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集，并保留32位系统的所有优势，提高了性能和灵活性。ARM还提供两个前沿特性来辅助带深嵌入处理器的高集成SoC器件的调试，它们是嵌入式ICE-RT逻辑和嵌入式跟踪宏核（ETMS）系列。

1.2 软件平台选取

操作系统选用Linux，该操作系统的最大优点是其开源性，所有代码都是公开的，可以根据系统的功能要求进行裁剪，按要求进行定制，将系统优化裁剪的尽量小，这样一方面可以大大降低对硬件资源的要求，同时可以提高系统的运行效率、降低系统的功耗、提高产品的可靠性和稳定性。

1.3 整体方案

本系统主要由ARM处理器、DRAM、FLASH、以太网通信单元和电源模块组成，如图1所示。

2 单元模块

2.1 ARM的嵌入式处理器

ARM的嵌入式处理器选用国产的iMAX287芯片，该芯片内嵌ARM9核，主频：454MHz，包含16kB/32kBCache，支持5V/4.2V供电电源，支持RMII双10/100M以太网，提供NAND FLASH扩展通道。

2.2 DRAM

由于操作系统采用Linux，这样就对硬件资源的要求就不需要太高了，考虑到性价比，DRAM选用128M byte的IS43DR16640C-3DBLI芯片。

2.3 FLASH

FLASH的作用是安装操作系统，由于该存储板块的操作系统采用Linux，Linux系统经过裁剪后，系统会很小，占用的存储空间会很小，这样就对硬件资源的要求就不需要太高了，考虑到性价比，FLASH选用128M byte的MX30LF1G08AA的NAND Flash Memory芯片。

2.4 数据存储单元

数据存储单元采用500G容量的SD/TF卡，其主要优点是体积小、重量轻、功耗低等。SD/TF卡接口可以通过ARM嵌入式处理器进行扩展，提供标准的SD/TF卡插槽，使用及维护比较方便。

2.5 以太网通信单元

以太网需要通过给ARM嵌入式处理器外围设计PHY和网络变压器才能实现一个标准的以太网接口。

3 结论

通过对系统的测试，本系统很好的完成了嵌入式计算机系统的主要功能。对比一些过去设计的现在还在装备中使用的嵌入式计算机系统，本系统无论是在运算效率上还是在低功耗使用上都具有绝对优势，这也证明了这种国产化方式的可行性。

参考文献

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