基于WINCE5.0的PC/104主板设计

摘要

传统的PC/104总线工控机采用X86处理器，具有良好的运算能力和兼容性，但常常由于大功耗导致的发热问题而死机，而ARM处理器可以很好的解决功耗问题。ARM系列处理器具有功耗低、处理速度快等优点，在嵌入式领域有广泛的应用。本课题把ARM微处理器与PC/104总线相结合设计一块具有低功耗、低成本、高稳定性、强抗震等特点的嵌入式PC/104工控机主板，同时搭载高实时性、广泛应用的Wince5.0嵌入式操作系统，非常符合嵌入式工业控制领域的应用要求。
　　由于ARM系列处理器内部没有集成PC/104总线控制器，所以本设计采用CPLD可编程逻辑来实现PC/104总线控制器的功能，完成ARM本地总线到PC/104总线的转换，同时移植Wince5.0作为主板的操作系统。论文的主要工作如下:
　　1.实现了硬件核心模块、差分接口LCD、PC/104总线控制器等硬件电路，对PC/104总线控制器的实现进行了深入地研究，分析了S3C2440A本地总线时序和PC/104总线时序的区别，最终通过VHDL语言实现了PC/104总线控制器的逻辑，并给出了读写时序仿真图。
　　2.根据硬件电路设计了PC/104主板的Bootloader，使PC/104主板拥有串口通信和USB下载的功能，并使用Bootloader对PC/104主板的接口功能进行了测试。
　　3.使用Platform Builder5.0集成开发环境对Wince5.0系统进行移植，主要实现了BSP包中Eboot和OAL的移植，同时实现了Wince5.0系统的定制。
　　4.分析了Wince5.0系统下驱动的加载和中断机制，移植了Wince5.0系统下的差分接口LCD驱动，以流驱动的形式实现了Wince5.0下的PC/104总线驱动，为应用层地开发提供了流接口，实现了工控机主板所需的基本软件功能。
　　经测试，PC/104主板外围接口能正常工作，PC/104总线控制器能正确控制PC/104总线的读写，Wince5.0系统能正常加载，主板正常工作时的功耗为2～3瓦，符合设计要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 工控机概述

1．2 嵌入式系统概述

1．2．1 嵌入式系统的发展状况

1．2．2 嵌入式系统的特点

1．2．3 嵌入式系统基本结构

1．3 PC／104工控机在嵌入式系统中的应用现状

1．4 课题研究的主要内容

第2章 PC／104工控机的总体设计

2．1 PC／104工控机总体设计方案

2．2 硬件设计概述

2．2．1 S3C2440A芯片介绍

2．2．2 CPLD模块介绍

2．3 系统软件选择

第3章 PC／104主板的硬件设计

3．1 硬件核心模块设计

3．1．1 Nand Flash电路设计

3．1．2 Nor Flash电路设计

3．1．3 SDRAM电路设计

3．2 LCD差分接口电路

3．3 PC／104总线设计方案

3．3．1 PC／104总线规范

3．3．2 PC／104接口电路设计

3．3．3 PC／104总线控制器

第4章 Wince5．0系统的移植

4．1 Bootloader设计

4．2 Wince5．0系统的移植

4．2．1 添加BSP包

4．2．2 BSP移植

4．2．3 Eboot移植

4．2．4 OAL移植

4．3 Wince5．0系统的定制

第5章 Wince5．0的驱动程序开发

5．1 Windows CE的驱动分类

5．2 驱动加载

5．3 Windows CE的中断机制

5．4 驱动程序设计

5．4．1 串口驱动的设计与分析

5．4．2 差分接口LCD驱动的实现

5．4．3 PC／104总线驱动

第6章 总结和展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

附录

致谢

攻读硕士期间发表学术论文目录