隨著科學技術的發(fā)展，嵌入式處理器在通信設備、消費電子、軍用電子等領域有了廣泛的應用，而且對處理器的處理速度、功耗及工作溫度都有了更加嚴格的要求，尤其在汽車電子、軍用電子等方面的應用。

Freescale公司的MlPC5200B是一款緊湊型、低功率的嵌入式處理器，與其他的嵌入式處理器相比具有獨特之處，能滿足上述的性能要求。MP(25200B集成有高性能的MPC603e內核，該內核采用超標量體系結構，能在400MHz的頻率和一40～85℃的溫度范圍內處理速度為760MIPS，105℃時以264MHz(500MIPS)運行，適用于更高溫度級別的環(huán)境。而且．MPC603e內核集成了一個高性能、雙精度的浮點單元(FPU)，可加快與其他關鍵任務平行的復雜數(shù)學運算的速度。可為大多數(shù)視頻算法提供足夠的支持。此外，MPC5200B集成了豐富的外設接口[1]，其強大的功能符合汽車電子系統(tǒng)開發(fā)的需求，為系統(tǒng)的開發(fā)提供了保證。

2系統(tǒng)的硬件設計

設計基于MPC5200B的嵌入式視頻處理系統(tǒng)，在硬件方面需要提供全面的通信、足夠的內存、調試功能以及測試顯示功能。根據設計，本系統(tǒng)主要由主處理器部分、視頻信號輸入部分、數(shù)據存儲部分、顯示部分、通信部分等組成，如圖1所示。

主處理器部分的設計主要包括了系統(tǒng)電源、PLL電源電路、時鐘電路、軟硬件復位電路、上電復位電路和下載調試電路等。

存儲單元部分的存儲器主要取決于微處理器的支持，MPC5200B支持的存儲器主要包括SDRAM，ROM，F(xiàn)LASH，SRAM等。容量的大小取決于內核映射、操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)等的大小。

視頻輸入部分，模擬視頻信號由差分電路輸入，通過AD轉換器AD9883A轉換成數(shù)字信號，再送到MPC5200進行處理。

通信接口部分電路包括：人-機接口和機-機接口，提供了1個Ethernet接口、1個RS232接13、1個PCI接口、1個I2C接口等。

2．1存儲系統(tǒng)設計

MPC5200B具有兩組外部總線：SDRAM總線和LocalPlus總線，SDRAM總線支持同步的單速率DRAM和雙速率DRAM，采用突發(fā)式讀取方式，提高了SDRAM總線的帶寬。SDRAM總線的時鐘頻率等于內部總線XLBus的時鐘頻率。而LocalPlus總線一般可以和ROM，F(xiàn)LASH，SRAM及其他的外圍設備相連接。

2．1．1MPC5200B與SDRAM的連接

MPC5200B內部自帶16kB的SRAM，但需要擴展外部存儲器，通過SDRAM控制器與外部SDRAM相連接，SDRAM用于存儲系統(tǒng)所要處理的數(shù)據等。本系統(tǒng)采用兩片MICRON公司的MT48LCl6M16A2SDRAM存儲器，MT48LCl6M16A2是3．3V供電，支持自刷新模式，每8192個SDRAM時鐘周期(64ms)刷新一次，其容量為256Mb，可配置為64M×4b，32M×8b，16M×16b。兩片SDRAM可構成16M×32b的外部SDRAM存儲器，連接原理圖如圖2所示。

當上電復位時，SDRAM總線是無效的，也就是說SDRAM的片選信號是無效的，所以上電時得先配置初始化寄存器，使SDRAM的片選信號有效，然后才能從SDRAM總線上讀取數(shù)據，使系統(tǒng)正常運行。

SDRAM在上電100～200μs后，必須由一個初始化進程來配置SDRAM的模式寄存器，模式寄存器的值決定著SDRAM的工作方式，具體操作步驟如下：

(1)確定SDRAM的片選信號CS#的空間；

(2)根據SDRAM的參數(shù)和時鐘頻率計算存儲器、控制器寄存器的值；

(3)寫SDRAM的模式寄存器和控制寄存器。

2．1．2MPC5200B與FLASH的連接

FLASH采用的是AMD公司的AM29LV065D，容量是8M×8B，支持3．0～3．6V的讀、擦除和編程操作，用于存儲系統(tǒng)的引導程序，與MPC5200B的連接原理圖如圖3所示。芯片AM29I。V065D是23根地址線和8根數(shù)據線，所以MPC5200B與AM29LV065D的連接可采用nonMUXed模式。MPC5200B的LocalPlus總線的高8位AD[31：24]作為數(shù)據線和FLASH的數(shù)據線相連接，而總線的低24位AD[23：0]作為地址總線與FLASH的地址線相連接。

因為系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)從與LPCS0相連的存儲設備啟動，所以FLASH做BootROM時，片選信號CE#必須與MPC5200B的LPCS0引腳相連接。

FLASH是慢速設備，需要一些等待狀態(tài)，因此在每次Boot時，需要默認最長的時間來啟動MPC5200B。最長等待狀態(tài)為48個PCIClocks(即727ns，當LocalPlus頻率為66MHz時)。

2．2通信接口的設計

通信接口的主要功能是實現(xiàn)人-機、機-機之間的信息交互和數(shù)據的傳輸。主要設計包括以下幾點：

Ethernet收發(fā)器采用的是Intel公司的芯片LXT972A，與MPC5200B的以太網口控制器相連。RXCLK與TXCLK：接收和發(fā)送時鐘信號，由LXT972A提供，連接到MPC5200的以太網控制器端口。RXD[3：O]，TXD[3：O]：分別為接收和發(fā)送信號，由MPC5200提供，連接到LXT972A的RXD和TXD13。TXEN：發(fā)送使能信號。COL：：沖突監(jiān)測信號，驅動控制器的沖突監(jiān)測輸入。

PCI接口控制器主要功能是實現(xiàn)主處理器與視頻輸入部分之間的數(shù)據傳輸。PCI的數(shù)據地址總線是復用的，均為MPC5200B的LocalPlus總線的數(shù)據地址總線，而PCI的控制信號線是由MPC5200的PCI控制器提供的。

RS232收發(fā)器采用的是MAXIM公司的MAX3232，與MPC5200B的UART口相連接。

2．3與LCD控制器的接口設計

LCD控制器采用愛普生公司的液晶控制芯片S1D13806，S1D13806是高度集成的彩色LCD/CRT/TV圖像控制器，內部集成有1280kb的SDRAM，支持多CPU接13，S1D13806的體系結構滿足嵌入式系統(tǒng)的低電壓、低功耗的要求。S1D13806具有21條地址線和16條獨立的數(shù)據線，與LocalPlus總線的連接方式可為混合模式，因為MPC5200B的總線為數(shù)據、地址線復用的，所以需要地址鎖存器來鎖存地址。連接示意圖如圖4所示。

2．4系統(tǒng)復位和配置

MPC5200B有3個基本的復位信號，上電復位、內部/外部硬件復位和內部/外部軟件復位。

系統(tǒng)上電復位時間在上電后至少要保持35μs，這樣系統(tǒng)時鐘信號才能趨于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。而硬件和軟件復位信號要保持4095個時鐘周期的低電平。

當外部硬件復位信號HRESET#有效時，內部復位邏輯捕捉到外部復位信號為低電平時，使內部硬件復位和軟件復位信號保持4095個時鐘周期的低電平。而只有當外部硬件復位信號至少保持4個時鐘周期的有效電平后才能被確認為有效復位信號。MPC5200B的時鐘分配模塊(CDM)中的寄存器有軟件復位設置位，可通過微處理器來設置。當這個寄存器中的軟件復位位設置為0時，會引起外部和內部的軟件復位[1]。

3系統(tǒng)的BSP配置

硬件系統(tǒng)設計完成以后還要進行嵌入式系統(tǒng)的設計。VxWorks以其優(yōu)越的性能被廣泛運用于各種嵌入式系統(tǒng)。

3．1BSP的概述

3．1．1BSP的功能

(1)初始化

CPU初始化初始化CPU內部狀態(tài)寄存器、控制寄存器、高速緩存等。

目標機初始化初始化控制芯片的寄存器(如BUS，DMA，DRAM)、I/O寄存器，為上層軟件系統(tǒng)提供硬件環(huán)境的支持。

系統(tǒng)資源初始化初始化操作系統(tǒng)，為操作系統(tǒng)正常運行進行資源初始化。

(2)提供VxWorks訪問硬件的驅動程序和相關設備的初始化操作。

(3)集成了與硬件相關的軟件和部分硬件無關的軟件。

3．1．2BSP的組成

BSP由頭文件、源文件、makefile文件和派生文件組成。

3．2調試過程

系統(tǒng)設計時采用Bootrom加VxWorks的方式，這種啟動形式有其獨特優(yōu)點，如適應硬件、方便現(xiàn)場調試等。

本系統(tǒng)采用的調試工具是WindRiver公司的調試軟件visionCLICK及仿真器WindRiverICE。具體步驟如下：

(1)連接好仿真器和目標板。主要是電源、串口、JTAG口。

(2)上電后，用仿真器的串口連接電腦的RS232串口，打開超級終端，按下仿真器的復位鍵，在超級終端可看到仿真器的相關信息。主要看IPAddress，主機(host)的IP的地址要和仿真器的IP地址在同一IP段，在超級終端可運行help命令，可看到各種命令，均可運行。運行"eth-setup"命令可更改仿真器的IP地址。

(3)打開visionCLICK，新建工程，按照提示設置，主要有：configurationfile，symbolfile，downloadfile和sourcepath，其他的選項默認，生成bootromuncmp．ab和bootrom_unemp．bdx

(4)連接仿真器，下載，運行。提示無誤后，可觀察各窗口的寄存器，內存等單元的值，進行調試，如有錯誤，修改源代碼，重新開始編譯、下載，直到完全正確為止。

BootROM調試完后，把目標板的以太網口和主機的網口相連，BootROM會自動從網口引導，把編譯好的VxWorks加載到目標板，進行調試。最后全部完成后，把BootROM和VxWorks都固化到目標板上，以便脫機運行。

4結語

系統(tǒng)的硬件設計完成后，在基于MPC5200B的嵌入式視頻處理系統(tǒng)的硬件基礎上，移植了嵌入式操作系統(tǒng)VxWorks，然后進行相關的驅動程序和應用程序的開發(fā)，并選擇相應的視頻圖像處理算法，實現(xiàn)完整的嵌入式視頻處理系統(tǒng)。實驗結果表明，該系統(tǒng)滿足視頻信號處理的要求。隨著科技的發(fā)展，嵌入式計算機在消費電子、通信設備、工業(yè)控制和軍用電子等領域均有廣泛的應用，所以本系統(tǒng)的應用前景是非常廣泛的。