嵌入式工控机系统分析与设计

工控机自80年代进入中国市场以来,已广泛应用于通信、导航、控制等领域。PC104在国内的高端嵌入式应用领域占据了主导地位,但是核心元器件都是依赖进口,发展具有自主知识产权的高性能PC104工控机系统,实现核心元器件的自主研制,对提高我国PC104工控系统产品的竞争能力和持续研发能力,具有非常重要的意义。 本文研究内容是西北工业大学航空微电子中心承担的“十五”预研课题(项目编号41308010307)的一部分。论文完成了PC104工控系统SOC芯片“龙腾S1”中PC104总线控制器的设计,设计并搭建了SOC中单模块和整个SOC系统的FPGA验证平台。 论文主要的工作如下: 1.在研究PC104嵌入式工控机系统组成的基础上,确定了PC104工控系统SOC芯片“龙腾S1”的功能和性能指标,并确定了设计方案。 2.完成了龙腾S1中的PC104总线接口控制器模块的设计和功能仿真。对PC104总线接口时序进行了优化,提高了16位设备的访问带宽;在PC104总线协议中增加了超时处理机制,提高了系统的可靠性。 3.搭建了SOC中单模块和整个SOC的FPGA验证平台,完成了PC104总线控制器模块和整个SOC的FPGA验证工作。 4.提出了基于龙腾S1芯片的嵌入式工控机系统的实现方案,并完成了原理图设计。 目前,已在PC104工控系统SOC芯片的FPGA验证平台上完成了各模块的验证和整个系统的验证,能够正常运行DOS操作系统及DOS下的应用程序。项目组已基于0.18um CMOS工艺,完成了龙腾S1芯片的后端设计,近期将完成流片。论文的研究工作为龙腾S1的流片打下了坚实的基础,为研制深度嵌入式工控机系统及设计集成度更高的单片工控机系统积累了经验。