基于ARM9的航电综合控制单元主处理模块的设计和实现

论文摘要

航空电子综合控制单元是机载航空电子综合显示与控制系统的重要组成部分。随着处理性能的需求提高,以AVR mega128为核心处理器的综合控制单元主处理模块的设计已经显示出性能和资源的不足,主处理模块需要采用更高性能的处理器。ARM体系结构目前被公认为是业界领先的32位嵌入式RISC微处理器结构,本文通过分析ARM9芯片AT91RM9200相对AVR mega128处理器芯片的技术优势,提出了主处理模块采用AT91RM9200处理器进行设计的改进方案。论文结合某航空工程项目航空电子综合控制单元的研制要求,充分利用嵌入式处理器AT91RM9200的结构特点和接口资源,设计并实现了主处理模块。论文首先以功能为组织结构阐述电路的设计原理,阐明采用AT91RM9200设计主处理模块在性能上的提高;接着设计了主处理模块的软件组成,阐述以AT91RM9200为核心的硬件平台的板级支持包BSP移植,说明了带VxWorks操作系统的硬件模块给软件设计带来的好处;最后介绍了各电路的测试方法和调试过程,测试结果显示以AT91RM9200为核心的主处理模块的各电路工作正常。该主处理模块的实现结果表明,以AT91RM9200替换AVR mega128设计主处理模块的选择方案是正确的。而且AT91RM9200嵌入式处理器的结构特点和基于该处理器的电路设计方法对航空电子系统中其它控制模块的设计具有一定的借鉴作用和推广价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 主处理模块概述
• 1.2 AVR 处理器简介
• 1.3 主处理模块现状
• 1.4 论文的组织结构
• 1.5 论文的主要工作
• 第二章 ARM 微处理器结构和AT91RM9200 性能特点
• 2.1 ARM 概述
• 2.1.1 ARM 简介
• 2.1.2 ARM 微处理器结构
• 2.1.3 ARM 微处理器的应用选型
• 2.2 AT91RM9200 处理器介绍
• 2.3 AT91RM9200 与AVR MEGA128 的比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于AT91RM9200 的主处理模块的设计方案
• 3.1 综合控制单元的结构划分
• 3.2 主处理模块的设计要求
• 3.2.1 功能需求
• 3.2.2 技术指标
• 3.2.3 接口特性
• 3.3 模块的设计方案
• 3.3.1 模块的组成原理框图
• 3.3.2 模块的软件设计规划
• 3.4 设计原则
• 3.4.1 小型化和低功耗原则
• 3.4.2 电路可靠性原则
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于AT91RM9200 的主处理模块的硬件电路设计
• 4.1 AT91RM9200 处理器的配置和管理电路
• 4.1.1 处理器上电启动模式设计
• 4.1.2 时钟电路
• 4.1.3 可编程逻辑电路
• 4.1.4 复位电路
• 4.2 存储器访问控制电路
• 4.2.1 SDRAM 存储器访问电路
• 4.2.2 FLASH 存储器电路
• 4.2.3 NVRAM 存储器电路
• 4.2.4 外部存储空间访问电路
• 4.2.5 总线等待状态保持信号
• 4.2.6 本节小结
• 4.3 外部接口电路
• 4.3.1 RS422 通信电路
• 4.3.2 离散量输入输出电电路
• 4.3.3 本节小结
• 4.4 调试电路
• 4.4.1 JTAG 调试电路
• 4.4.2 以太网电路
• 4.4.3 RS232 调试接口电路
• 4.4.4 本节小结
• 4.5 电源电路
• 4.6 本章小结
• 第五章 模块的软件组成以及操作系统的移植
• 5.1 模块的软件组成
• 5.2 VXWORKS 操作系统简介
• 5.2.1 操作VxWorks 操作系统的特点
• 5.2.2 BSP 概念
• 5.2.3 VxWorks 的引导过程
• 5.3 BSP 中几个重要文件的修改[17]
• 5.3.1 修改Makeflie
• 5.3.2 修改Config.h
• 5.3.3 修改integrator920t.h
• 5.3.4 修改rominit.s
• 5.3.5 修改sysLib c
• 5.3.6 修改Syslib.s
• 5.3.7 修改Configall.c
• 5.4 本章小结
• 第六章 主处理模块的调试和测试
• 6.1 电源电路的检测
• 6.2 处理器的配置电路的调试与测试
• 6.2.1 JTAG 电路
• 6.2.2 复位电路
• 6.2.3 时钟电路
• 6.3 存储器电路的调试与测试
• 6.3.1 SDRAM 电路
• 6.3.2 FLASH 电路
• 6.3.3 NVRAM 电路
• 6.3.4 外总线电路
• 6.3.5 总线保持电路
• 6.4 调试通道的调试与测试
• 6.4.1 RS232 调试通道
• 6.4.2 以太网调试通道
• 6.5 外部接口电路的调试与测试
• 6.5.1 RS422 通信电路
• 6.5.2 离散量接口电路
• 6.5.3 程序状态控制电路
• 6.6 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已录用的论文