專利名稱：微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)的制作方法
微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種^f敞處理器通用開發(fā)系統(tǒng)，特別是涉及一種能實(shí)現(xiàn)支持多種 微處理器芯片的微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)。背景^支術(shù)在現(xiàn)代通信系統(tǒng)、電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用中大都離不開功能強(qiáng)大的微處理器， 在應(yīng)用微處理器進(jìn)行電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)時，首先就需要選擇合適的微處理器型號， 除考慮它的功能、價格等因素外，同時還要考慮它的設(shè)計(jì)難易程度。為了詳細(xì) 了解一款微處理器的性能和設(shè)計(jì)應(yīng)用技術(shù)，開發(fā)人員通常都需要事先對微處理 器廠家或者第三方設(shè)計(jì)廠家提供的針對此微處理器芯片設(shè)計(jì)的開發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行前 期的研究分析和評估。然而，由于不同微處理器的對外接口、芯片管腳、外圍模塊和軟件設(shè)計(jì)方 法等都各不相同，因此廠家針對不同的微處理器設(shè)計(jì)不同的開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，以 至于開發(fā)人員在研究不同的微處理器時需要購買不同的開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)或?qū)嶒?yàn)系 統(tǒng)，這給廣大科研人員來說，無形中就加大他們的經(jīng)濟(jì)投入。雖然不同微處理器的應(yīng)用技術(shù)存在差別，但在開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理上 都大致相同， 一種現(xiàn)有的開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)功能框圖如圖1所示，該開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括微處理器以及實(shí)現(xiàn)各種功能的電路模塊，如fc接口應(yīng)用電路，SPI接口應(yīng)用電路，CAN接口應(yīng)用電路等等?？梢?，微處理器提供的各主要功能單元的應(yīng)用在開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上都要提供 相關(guān)的模塊，以供設(shè)計(jì)者參考設(shè)計(jì)。但是不同的微處理器的對外管腳和封裝不 同，當(dāng)微處理器型號更換時，整個單板的硬件需要重新設(shè)計(jì)；盡管開發(fā)板中其 它接口電路可能是完全相同，這就造成了重復(fù)設(shè)計(jì)和人力物力資源的浪費(fèi)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種可適用于不同微處 理器型號的^f鼓處理器通用開發(fā)系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種微處理器通用開發(fā) 系統(tǒng)，其包括微處理器插座，控制轉(zhuǎn)換模塊系統(tǒng)以及控制邏輯加載單元，該微 處理器插座用來放置不同的微處理器芯片，控制轉(zhuǎn)換模塊系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)的微處理器信號管腳映射的功能，控制邏輯加載單元將計(jì)算機(jī)后臺提供的不同硬件邏輯軟件加載到控制轉(zhuǎn)換模塊中的^:件邏輯芯片。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是該微處理器插座包括一標(biāo)準(zhǔn)的間距 寬為600mil的48PIN的雙列直插式插座。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是該插座的四周擴(kuò)展有多個焊接過孔， 用來連接主板和插座轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是當(dāng)微處理器芯片是DIP封裝時，只 需將其直接插入主板上的此48PIN雙列直插式插座。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是當(dāng)微處理器芯片是PLCC封裝時， 則芯片需要置于A型插座轉(zhuǎn)換器內(nèi)再將插座轉(zhuǎn)換器插入微處理器插座上。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是該A型插座轉(zhuǎn)換器主要包含一個 PLCC插座和雙排插針，雙排插針直接可以插入微處理器插座上，主要用來完成 PLCC封裝向DIP封裝轉(zhuǎn)換的功能。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是當(dāng)微處理器芯片是SMT封裝時，則 需要將微處理器芯片筒單焊接在B型插座轉(zhuǎn)換器上。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是該B型插座轉(zhuǎn)換器主要包含一個小 的PCB板和多排插針，微處理器芯片可以焊接在此PCB板上，多排插針則可以 固定于此雙列直插式插座和它周圍擴(kuò)展的用來連接主板和插座轉(zhuǎn)換器的焊接過 孔上。本發(fā)明解決進(jìn)一步技術(shù)問題的方案是該系統(tǒng)包括樣t處理器電源選擇沖莫塊、 微處理器時鐘選擇模塊、微處理器擴(kuò)展口模塊、微處理器配置模塊、電源模塊、 時鐘模塊、復(fù)位模塊以及微處理器各功能模塊接口應(yīng)用電路。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的微處理器通用開發(fā)系統(tǒng) 通過硬件邏輯芯片和后臺加載不同的硬件邏輯配置軟件，實(shí)現(xiàn)控制不同種類微 處理器的相關(guān)功能管腳能夠靈活映射連接到同一外圍接口應(yīng)用電路上，從而達(dá) 到在不改變開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)其它任何硬件結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)微處理器型號的快速 更換，保證了本開發(fā)系統(tǒng)的通用性。
圖l是現(xiàn)有技術(shù)中的通用開發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明的微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)作進(jìn)一步說明。請參閱圖2，本發(fā)明提供一種微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)10，該微處理器通用 開發(fā)系統(tǒng)10包括微處理器插座(含插座轉(zhuǎn)換器)11、控制轉(zhuǎn)換模塊12、控制邏 輯加載單元13、微處理器電源選擇模塊14、微處理器時鐘選擇模塊15、微處理 器擴(kuò)展口模塊16、微處理器配置模塊17、電源模塊18、時鐘模塊19、復(fù)位模 塊20以及微處理器各功能模塊接口應(yīng)用電路等功能模塊。以下對該微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)10的主要元件作具體的描述微處理器插座(含插座轉(zhuǎn)換器)11主要用來放置不同的微處理器芯片，其 主要圍繞一個標(biāo)準(zhǔn)的間距寬為600mil的48PIN的雙列直插式插座來實(shí)現(xiàn)，在此 插座的四周擴(kuò)展有多個焊接過孔，用來連接主板和插座轉(zhuǎn)換器。當(dāng)微處理器芯 片是DIP封裝時，只需將其直接插入主板上的此48PIN雙列直插式插座；當(dāng)微 處理器芯片是PLCC封裝時，則芯片需要置于A型插座轉(zhuǎn)換器內(nèi)再將插座轉(zhuǎn)換 器插入微處理器插座上。A型插座轉(zhuǎn)換器主要包含一個PLCC插座和雙排插針， 雙排插針直接可以插入微處理器插座上，主要用來完成PLCC封裝向DIP封裝 轉(zhuǎn)換的功能。當(dāng)微處理器芯片是SMT封裝(SOP、 QFP、 BGA等)時，則需要 將^t處理器芯片簡單焊接在B型插座轉(zhuǎn)換器上。B型插座轉(zhuǎn)換器主要包含一個 小的PCB板和多排插針，微處理器芯片可以焊接在此PCB板上，多排插針則可 以固定于此雙列直插式插座和它周圍擴(kuò)展的用來連接主板和插座轉(zhuǎn)換器的焊接 過孔上。經(jīng)過這樣的處理，通過微處理器插座結(jié)合插座轉(zhuǎn)換器可以方便地實(shí)現(xiàn) 在同一塊開發(fā)實(shí)驗(yàn)板上快速靈活地更換不同的微處理器芯片。控制轉(zhuǎn)換模塊12主要由硬件邏輯芯片CPLD或者FPGA來實(shí)現(xiàn)，用于實(shí)現(xiàn) 靈活的微處理器信號管腳映射的功能。 一方面，來自于微處理器的大部分管腳 信號(除了電源信號、內(nèi)部時鐘振蕩器信號或其它模擬信號之外)連接到此硬 件邏輯芯片的部分IO腳上；另一方面，支持微處理器的各種通用外圍接口應(yīng)用 電路的信號也連接到此硬件邏輯芯片的部分IO腳上；通過對此石更件邏輯芯片加 載運(yùn)行不同的硬件邏輯軟件，同 一通用外圍接口應(yīng)用電路可以連接到不同種類 微處理器的相關(guān)信號管腳上。比如，對于UART接口電路，都可以由MAX3232 來實(shí)現(xiàn)。MAX3232上的串口輸入輸出信號管腳是固定的，但是不同微處理器的 串口輸入輸出信號管腳則可能不同，比如有的處理器RXD是10腳，TXD是ll 腳；而有的處理器的RXD是12腳，TXD是13腳，那么通過控制轉(zhuǎn)換模塊的管 腳映射功能可以根據(jù)微處理器的型號分別將MAX3232的輸入腳連接到微處理 器的相應(yīng)引腳(第IO腳或第12腳)。于是不同種類微處理器的UART接口都可以連接到同一個UART接口應(yīng)用電路上。也就實(shí)現(xiàn)了相同的開發(fā)實(shí)驗(yàn)板可靈活支持多個處理器的目的?？刂妻D(zhuǎn)換模塊12的另外一個功能是輸出控制信號，控制將輸入到微處理器 電源選擇模塊和微處理器時鐘選擇模塊的不同種類微處理器的電源信號和時 鐘信號輸出給相應(yīng)的電源模塊和時鐘模塊，以保證微處理器的正常工作?？刂七壿嫾虞d單元13主要完成將計(jì)算機(jī)后臺提供的不同硬件邏輯軟件加 載到控制轉(zhuǎn)換模塊12中的硬件邏輯芯片里。當(dāng)控制轉(zhuǎn)換模塊12采用CPLD來 實(shí)現(xiàn)時，控制邏輯加載單元實(shí)際上只包括一個邏輯加載頭。當(dāng)控制轉(zhuǎn)換模塊 12釆用FPGA來實(shí)現(xiàn)時，由于FPGA內(nèi)容的掉電易失性，因此此時控制邏輯 加載單元除了包括一個邏輯加載頭外，還包括一個帶有FLASH的控制系統(tǒng)。 此控制系統(tǒng)通過串口完成將后臺主機(jī)上的FPGA加載文件燒寫到控制系統(tǒng)的 FLASH中。這樣，整個系統(tǒng)只需加載一次FPGA內(nèi)容，下次上電后就無需再 力口載了 。電源模塊及電源選擇模塊14:電源模塊輸出的電源電壓包括5V、 3.3V、 2.5V和1.8V等，以保證微處理器及其各外圍模塊的正常工作，電源選擇模塊 主要完成將電源信號分配到不同種類微處理器的電源引腳的功能。輸入的不同 電源信號(5V、 3.3V或其它電源信號)來自于開發(fā)實(shí)驗(yàn)主板統(tǒng)一的電源模塊。 選擇控制信號則來自于控制轉(zhuǎn)換模塊輸出的電源控制信號。為減少單板面積， 微處理器電源選擇模塊內(nèi)部主要由模擬開關(guān)芯片(比如ADG731、 MAX396 等)來實(shí)現(xiàn)。沒有將微處理器的電源信號管腳直接連接到控制轉(zhuǎn)換模塊的10 腳的原因是邏輯芯片的IO腳輸出電流和功率很小，不能滿足各處理器芯片實(shí) 際工作的需要。為了節(jié)省成本，；敞處理器所需的不同電源信號也可以采用線纜 通過人工操作的方式接入,但這樣帶來的問題是不能實(shí)現(xiàn)完全意義上的微處理 器自動配置。時鐘模塊19及微處理器時鐘選擇模塊15:時鐘模塊19由一個有源晶振 電路實(shí)現(xiàn)，其輸出的時鐘信號送入控制轉(zhuǎn)換模塊的邏輯芯片的時鐘輸入腳，而 且時鐘信號通過分頻后不但可提供給微處理器的時鐘引腳，也可以提供給其它 各外圍接口應(yīng)用電路來使用。微處理器時鐘選擇模塊15主要完成將外部時鐘振蕩信號分配到不同微處 理器的內(nèi)部時鐘振蕩器信號輸入腳的功能。選擇控制信號則來自于控制轉(zhuǎn)換模 塊輸出的時鐘控制信號。由于時鐘振蕩信號非數(shù)字信號，所以不能通過控制轉(zhuǎn) 換模塊的IO腳來實(shí)現(xiàn)，內(nèi)部也是主要由模擬開關(guān)芯片來實(shí)現(xiàn)。微處理器擴(kuò)展口模塊16主要包括一些多排插針和一個單板連接器。多排 插針主要方便于開發(fā)者采用電纜連接的方式將微處理器的一些控制信號或輸 入輸出信號連接到自己開發(fā)的產(chǎn)品單板上。單板連接器則方便于本開發(fā)實(shí)驗(yàn)系 統(tǒng)的功能升級。針對一些微處理器獨(dú)特的功能模塊，比如以太網(wǎng)接口電路和微 處理器外存儲模塊電路(包括FLASH/ROM和RAM等)等；或者隨著技術(shù)不 斷更新，隨新型微處理器出現(xiàn)的新型功能模塊；它們都可采用小板的方式通過 此連接器方便地提供給本開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。這里需要特殊提及的是以太網(wǎng)接口應(yīng)用電路和微處理器擴(kuò)展的存儲系統(tǒng) 等模塊是與微處理器型號緊密相關(guān)的。也就是說，不同的微處理器提供這些模 塊的控制接口的方式差別很大，是不能采用單板上的同一個模塊來與不同類型 微處理器直接相連的方式。比如，有的微處理器提供的以太網(wǎng)功能包括MAC 和PHY的功能，外部只需要提供變壓器電路和RJ45水晶頭就可以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng) 通信的功能。但有的處理器提供的以太網(wǎng)處理功能只包括MAC芯片，外部還 要提供PHY器件結(jié)合變壓器電路和RJ45水晶頭才能實(shí)現(xiàn)完整的以太網(wǎng)通信功 能。而對于微處理器擴(kuò)展的存儲系統(tǒng)，由于不同微處理器處理機(jī)制不同，有的 是地址信號線和數(shù)據(jù)信號線公用，有的則不是；有的需要鎖存有的則不需要； 因此對應(yīng)的外部接口電路也完全不一樣。因此這些微處理器擴(kuò)展的外部存儲接 口電路(包括FLASH、 ROM和RAM等)以單獨(dú)的小板的方式來提供。另夕卜，在此模塊上也提供微處理器的仿真接口 。這里主要是指JTAG接口 ， 不同微處理器的JTAG信號管腳是不一樣的，通過控制轉(zhuǎn)換模塊的管腳映射功 能，它們都可以映射到同一個JTAG接口電路相關(guān)信號上。有的微處理器的仿 真接口是直接通過串口來實(shí)現(xiàn)的。這樣就只需利用UART接口應(yīng)用電路就可 以實(shí)現(xiàn)了。微處理器配置模塊17主要包括撥碼開關(guān)和一些上下拉電阻。由于大部分 微處理器都指定某些管腳作為模式選擇管腳，用來選擇微處理器的工作模式。 因此通過此配置模塊提供的信號管腳高低電平配置功能，就可以方便地實(shí)現(xiàn)不 同種類微處理器的相應(yīng)不同工作模式的靈活配置。復(fù)位模塊20及外圍接口應(yīng)用電路由復(fù)位芯片來提供復(fù)位信號給控制轉(zhuǎn)換 模塊的邏輯芯片或者單板上的其他各接口應(yīng)用電路，通過控制轉(zhuǎn)換模塊處理后 的復(fù)位信號再送給孩t處理器的復(fù)位腳。微處理器各外圍接口應(yīng)用電路主要用來提供一些外圍器件電路用以驗(yàn)證 處理器提供的這些功能模塊，或者用于研究這些功能模塊所對應(yīng)的軟硬件實(shí)現(xiàn)技術(shù)等。另外一種可替代的實(shí)現(xiàn)方案，是將已實(shí)現(xiàn)了微處理器插座管腳靈活映射功 能的微處理器最小系統(tǒng)獨(dú)立出來，作為扣板或者小板來提供，通過連接器直接 與開發(fā)系統(tǒng)主板連接或者安裝在主板上。開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主板上主要提供微處理 器的各功能模塊電路或者一些對外接口。因此，此方案實(shí)現(xiàn)的通用開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要包括主板和最小系統(tǒng)扣板(或小板)。本發(fā)明的微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)IO具有以下優(yōu)點(diǎn)通過硬件邏輯芯片和后 臺加載不同的硬件邏輯配置軟件，實(shí)現(xiàn)控制不同種類微處理器的相關(guān)功能管腳 能夠靈活映射連接到同一外圍接口應(yīng)用電路上，從而達(dá)到在不改變開發(fā)實(shí)驗(yàn)系 統(tǒng)其它任何硬件結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)微處理器型號的快速更換，保證了本開發(fā)系 統(tǒng)的通用性。通過設(shè)計(jì)科學(xué)、合理的微處理器插座和插座轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)多種不同封裝的微 處理器芯片的靈活更換。通過將實(shí)現(xiàn)了微處理器插座管腳靈活映射功能的微處理器最小系統(tǒng)獨(dú)立出 來以小板或扣板的方式來提供給用戶，方便用戶產(chǎn)品的微處理器升級換代，同 時也方便用戶進(jìn)行;欽處理器的器件選型。對于不同微處理器，我們都可以采用本文所提供的開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)來進(jìn)行研 究開發(fā)。而無需在研究一款新的^L處理器時，就買一套新的開發(fā)實(shí)^r板，給那開銷。由于不同的開發(fā)實(shí)驗(yàn)板的熟悉使用也需要一個過程，若只采用本開發(fā)實(shí) 驗(yàn)系統(tǒng)，這一熟悉過程也就不需要了。從而大大節(jié)省了開發(fā)新產(chǎn)品的時間。另外，若釆用將微處理器最小系統(tǒng)作為扣板獨(dú)立出來單獨(dú)提供給用戶，不 但可為用戶的開發(fā)應(yīng)用方便地實(shí)現(xiàn)微處理器的升級換代，而且也為用戶提供軟 件的開發(fā)成本、器件物料成本等多種因素進(jìn)行全面的分析比較。
權(quán)利要求
1.一種微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)，其特征在于其包括微處理器插座，控制轉(zhuǎn)換模塊系統(tǒng)以及控制邏輯加載單元，該微處理器插座用來放置不同的微處理器芯片，控制轉(zhuǎn)換模塊系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)的微處理器信號管腳映射的功能，控制邏輯加載單元將計(jì)算機(jī)后臺提供的不同硬件邏輯軟件加載到控制轉(zhuǎn)換模塊中的硬件邏輯芯片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)，其特征在于該微處理 器插座包括一標(biāo)準(zhǔn)的間距寬為600mil的48PIN的雙列直插式插座。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)，其特征在于該插座的 四周擴(kuò)展有多個焊接過孔，用來連接主板和插座轉(zhuǎn)換器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)微處理 器芯片是DIP封裝時，只需將其直接插入主板上的此48PIN雙列直插式插座。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)微處理 器芯片是PLCC封裝時，則芯片需要置于A型插座轉(zhuǎn)換器內(nèi)再將插座轉(zhuǎn)換器插 入微處理器插座上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)，其特征在于該A型插 座轉(zhuǎn)換器主要包含一個PLCC插座和雙排插針，雙排插針直接可以插入微處理 器插座上，主要用來完成PLCC封裝向DIP封裝轉(zhuǎn)換的功能。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)微處理 器芯片是SMT封裝時，則需要將微處理器芯片簡單焊接在B型插座轉(zhuǎn)換器上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)，其特征在于該B型插 座轉(zhuǎn)換器主要包含一個小的PCB板和多排插針，微處理器芯片可以焊接在此 PCB板上，多排插針則可以固定于此雙列直插式插座和它周圍擴(kuò)展的用來連接 主板和插座轉(zhuǎn)換器的焊接過孔上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包 括微處理器電源選擇模塊、微處理器時鐘選擇模塊、微處理器擴(kuò)展口模塊、微 處理器配置模塊、電源模塊、時鐘模塊、復(fù)位模塊以及微處理器各功能模塊接 口應(yīng)用電3各。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)，其包括微處理器插座，控制轉(zhuǎn)換模塊系統(tǒng)以及控制邏輯加載單元，該微處理器插座用來放置不同的微處理器芯片，控制轉(zhuǎn)換模塊系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)的微處理器信號管腳映射的功能，控制邏輯加載單元將計(jì)算機(jī)后臺提供的不同硬件邏輯軟件加載到控制轉(zhuǎn)換模塊中的硬件邏輯芯片。本發(fā)明的微處理器通用開發(fā)系統(tǒng)通過硬件邏輯芯片和后臺加載不同的硬件邏輯配置軟件，實(shí)現(xiàn)控制不同種類微處理器的相關(guān)功能管腳能夠靈活映射連接到同一外圍接口應(yīng)用電路上，從而達(dá)到在不改變開發(fā)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)其它任何硬件結(jié)構(gòu)的情況下實(shí)現(xiàn)微處理器型號的快速更換，保證了本開發(fā)系統(tǒng)的通用性。
文檔編號G06F9/445GK101251801SQ20071007723
公開日2008年8月27日 申請日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者湯旭慧 申請人:深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院