(设计自己的X86主板.docxVIP

推出自己的基于x86的定制嵌入式系统(一)2006-11-20嵌入式在线 收藏 | 打印 在嵌入式系统中使用x86 架构既有许多优点也有许多缺点，但你可能由于想重复利用已开发的应用程序代码或其它操作系统选择方面的原因需要采用这一架构。由于目前市场上有大量的基于x86的应用程序和调试工具，因此在嵌入式系统中采用传统的x86芯片组和处理器还是具有一定优势。不过，设计工程师必须注意某些在传统嵌入式系统中通常更容易实现的设计问题。 由于成本、货源、外形因子或其它限制因素，大多数嵌入式系统都不能使用现成的主板。因此，剩下的唯一解决方案就是设计定制主板，它们必须集成各种不同的功能而且非常可靠。当设计工程师试图在一个定制设计中使用x86芯片组和处理器时，他们可能会遇到一些问题。不过，他们也可以有一些别的选择。 例如，我们设计的系统在一块采用了Intel的超低压(ULV)Celeron(赛扬)和815的芯片组(图1)的主板上有两个冗余系统。所做的大部分设计都适用于其它采用任何x86体系的系统。 器件选择的问题 随着PC市场不断变化，短短几年后，x86微处理器和芯片组就都会变得过时了。幸运的是，Intel提供的微处理器和芯片组均满足嵌入式系统的较长生命周期需求。在此应用中，选择ULV Celeron和815芯片组，因为他们是Intel嵌入式路标中的一部分(详情请登陆/design/intarch/roadmap.htm)。 使用x86体系架构的其中一个优势就是安装在PC机中的嵌入式系统越多，使用预存的基于x86的调试工具也就越多。不过大多数嵌入式工具不需要VGA显示器、键盘或鼠标。因此，嵌入式系统应当可以连接VGA显示器、PS2键盘、PS2鼠标、USB和串行端口，即使在终端设备中并不会用到这些东西。 要做到这一点，最好的方法就是在封装上外部连接器上提供通道，这样就可以在系统中插进“访问盒”。访问盒将接合到主板上的外部连接器，同时将适当的信号传递给扬声器、PS2、VGA、USB和串行端口连接器(见图2)。? 这种方法让用户可以轻松地在调试、开发、制造测试和现场服务时进入主板。如果你的主板有SuperIO装置，它也可允许进入PS2端口。即使你的芯片组有一个USB接口，也不要太过于依赖这个专门为键盘和鼠标连接所设的接口。如果在BIOS或其它软件开发过程中出现问题，有时从最低起点开始运用已开发的PS2接口是进入系统的唯一方法。此外，即使终端设备中不会用到扬声器，在主板上提供通道或是通过访问盒来实现也是不错的想法。如果系统无法导入，BIOS错误代码beep codes将诊断出故障。另一种有用的方法是重启按钮，用于系统硬启动，它在调试封装里的主板时会非常有用。 在众多PC诊断软件中，我们成功地采用了CheckIt Diagnostics()。我们运用了PC压力测试功能来测试我们的内存、硬盘和以太网接口。 Intel技术支持提供了一个DOS批文件(DUMP.BAT)，它能够生成一个文件，显示微处理器、芯片组和所有PCI装置的内部注册设置。这在调试的时候是非常有用的，而且它可以保证BIOS按要求进行相关设置。 看门狗电路的问题 设计工程师通常会采用嵌入式系统中的看门狗电路。 通常情况下，嵌入式固件会切换微处理器的GPIO信号以刷新看门狗电路。如果此切换不是发生在看门狗断开期间内，主板就重启了。大多数包含看门狗定时器的重启IC都是可以完成的。在基于x86的系统中，较高级别的软件可以出于这个目的而切换GPIO。但如果用户在BIOS启动屏幕中停留太久，或者在编写新的BIOS，那么看门狗定时器就会终止。 一个好的解决方法是将时钟信号或电源上升时的其它切换信号传递给外部连接器并通过通道盒。运用这种信号ORed和监视点信号来刷新看门狗电路。 通常只有开发和服务人员才可以进入BIOS设置屏幕或编写新的BIOS版本。这时，访问盒将与外部连接器连接，而看门狗定时器则不会终止。确定要设定足够长的看门狗定时器断开时间，这样系统有就足够的时间导入，而且更高级别的应用软件也就可以在终止前启动。 内存的问题 特别地，基于x86的系统是采用DIMM内存作为主系统内存，并运转介质硬盘。嵌入式系统通常要求有一定的可靠性，DIMM和标准的硬盘也许经不起激烈的震动、摇摆和其它环境要求。DIMM同时还包含了SPD EEPROM，其中包括了内存大小、定时和北桥的缓冲器强度信息。因此这里存在两个问题。 其一，如果对震动和摇摆有严格要求的话，不大可能采用DIMM内存，而且系统内存必须直接置于PC主板中，以增强系统的坚固性。用这种方法，设计工程师就不能运用Intel推荐的适用于DIMM内存的布局和走线准则。我们在这个100MHz的重负载地址和数据总线上做了信号完整性分析，以决定最