1.龍芯2F 措置器的功能與特點
本系統采用的龍芯2F（LOONGSON-2F ）措置器，是中國科學院計較手藝研究所最新發布的一款64 位MIPSⅢ指令集的通用RISC 微措置器。該措置器在國內首個采用了90nmCMOS 設計工藝，面積為35nm2，典型工作頻率800MHz 下實測功耗為4~5W ，最高工作頻率可達1G；最高浮點運算速度為每秒40/80 億次雙/單精度浮點運算，片內集成了PCI/PCIX 等IO 節制器，并集成片上二級CACHE、DDR2 內存節制器，很是適合高端嵌入式規模。
2.系統硬件結構設計系統的結構框架
龍芯2F（LOONGSON-2F ）措置器為整個系統的節制中心，并承擔所稀有據的措置使命。系統經由過程ICS950220 時鐘合成器發生主板上各芯片所需的時鐘，同時該芯片帶有看門狗功能。系統內存是經由過程措置器內部集成的DDR2 節制器擴展，考慮到PCB 印制板的面積和訪存更高的帶寬需求，采用4 片16bit 位寬的內存顆粒方案，內存容量取決于采用顆粒的容量，最年夜可撐持1GB 內存，其工作頻率為300MHz 。經由過程措置器供給的LOCAL BUS 擴展512KB Flash ROM 用于系統BIOS 存儲。
2．1 系統電源
無論是車載仍是便攜設備均需需采用直流電源供電，是以，節能和和高效是電源設計的主題。圖1 的電源模塊可見，本系統主板采用了+5V 的直流適配器作為供電電源，供給CPU 使用的1.2V 和供給接口電路使用的3.3V 直流電源因為經由過程的電流斗勁年夜，均采用效率較高的開關電源。按照常規設計，供給DDR2 和SM502 使用的1.8V 電源由3.3V 電源引入，分袂由兩個線性電源（LDO）發生，本系統均改成效率較高的開關電源實現，提高了整個系統的效率，實測整個系統的功耗節制在10W 以內。
3.系統接口
1、系統經由過程多功能顯示節制芯片SM502 驅動各類接口，SM502 可經由過程PCI BUS 直接與措置器相連，撐持2D 顯示加速，可供給：AC97 尺度音頻接口（經由過程ALC203 芯片節制）、一個UBS1.1 接口、一個尺度RS232 串口和一個調試串口（均由SP3232 芯片節制）、VGA 和LCD 顯示接口、ZV 視頻接口（由SSA7118 芯片節制）。
2、系統經由過程PCI BUS 采用RTL8139D 作為以太網節制芯片，供給10/100M 以太網接口。3、系統經由過程PCI BUS 采用uPD720102 作為USB 節制器芯片，供給三個USB2.0 接口。其中一路USB接口經由過程AU6331 讀卡機節制器芯片，供給一個SD/MMC 接口
4.系統軟件
本系統運行在LINUX DEBIAN4.0 操作系統下，其內核為LINUX 2.6.21。將Bootloarder–PMON2000 燒制在板載的BIOS ROM 中，加電后自動完成措置器、緩存、內存節制器、收集節制器等初始化工作。同時PMON2000 擁有少量行呼吁集，用于啟動后對內存的讀寫校驗、板載Flash 的擦寫、IP設置、串口設置以及跟主機之間進行數據通信，搜羅上傳、下傳文件、領受主機下達指令等等。經由過程PMON2000的內部呼吁將LINUX 2.6.21 內核裝入內存。
在內存條上有一個ROM,里面保留著內存巨細、行地址數、列地址數、內存的bank 數等信息，這些信息可以經由過程I2C 總線來訪謁到。作為一種通用設計方案，要求能撐持各類分歧類型的內存條。而在系統的調試過程中，我們發現SM502 芯片的I2C 邏輯有bug 。是以采用SM502 的gpio 來模擬I2C 時序，實現對內存（DIMM）條信息的讀取。并操作讀取到的信息對龍芯2F 措置器的DDR2 節制器進行設置裝備擺設，收到精采的下場。經測試，今朝該系統撐持市場上的所有類型的內存條。
5.旌旗燈號完整性設計
因為整個系統模塊電路體積較小，而電路的工作頻率較高，是以整個設計對旌旗燈號的完整性有嚴酷的要求。龍芯2F 措置器的DDR2 內存總路線工作頻率高達300MHz ，這部門電路是高速電路設計的一個瓶頸，對這部門電路仿真的功效根基上可以反映出整個電路旌旗燈號傳輸的下場。下面以DDR2 節制旌旗燈號為例，描述該問題采納的設計體例和流程。
在現實設計中，首先操作龍芯2F 的IBIS 模子和仿真工具[4]預先確定關頭旌旗燈號的走線拓撲結構和匹配體例，由此來擬定PCB 布線的約束。先提取PCB 布線前的仿真模子，經由過程不雅察看對應的仿真功效波形，可確定獲得較好旌旗燈號質量的走線拓撲結構和匹配電路參數。完成PCB 布線后，再提取現實拓撲進行仿真，提取后的拓撲見圖3 所示。此時模子已搜羅PCB 板的疊層和阻抗節制信息，并對現實過孔進行了建模。經由過程調整走線并不雅察看仿真功效可獲得最終最佳的走線。圖4 給出了調整后的仿真功效，可以不雅察看到在receiver 端獲得了較好的旌旗燈號質量，同時driver 端的過沖現象也在可接管的規模內。最后在現實板極調試中再測量現實旌旗燈號波形，經由過程調整匹配元件進行微調來確保現實旌旗燈號質量的靠得住性。實踐剖明，基于這種體例和流程能削減旌旗燈號完整性帶來的設計風險，降低調試難度。本文稿中所有仿真IC modeling 參數為typical，driver 的激勵旌旗燈號為133MHz 周期旌旗燈號。
6.小結
本文介紹了基于龍芯2F 措置器的車載和便攜設備系統設計過程，首要對系統硬件結構、軟件系統、旌旗燈號的完整性設計、提高整機效率等關頭手藝進行了闡述。該系統結構緊湊，既能自力工作又供給了矯捷的擴展接口，具有很年夜的應用前景。