模块化处理器（共11篇）
模块化处理器 篇1
摘要：目前,大多数嵌入式实验平台主要针对本科院校设计,不适宜高职院校嵌入式相关专业人才培养。针对该问题,提出了一种基于STM32[1]嵌入式处理器的实验平台。该实验平台遵循“以芯为主、软硬结合”的设计原则,结合模块化思想,为高职嵌入式课程教学服务。实验平台主要包括硬件电路和软件测试代码设计。教学实践表明,该平台明显提高了嵌入式课程教学质量。
关键词：STM32嵌入式处理器,实验平台,教学改革
0 引言
随着互联网+、智能制造2025、工业4.0[2]等概念的提出,我国嵌入式系统产业人才需求量一路高涨,嵌入式开发将成为未来几年最热门、最受欢迎的职业之一,为此,各高校都开设了嵌入式方向课程。学好嵌入式方向课程,不但要有扎实的理论基础,更需要一个适用的嵌入式开发实训平台。目前,市场上供应的嵌入式处理器实训平台主要是针对本科教学设计的,不适合高职高专培养技能型人才教学需求。构建低成本、技术先进、符合高职学生职业岗位需求的嵌入式实验教学系统,对嵌入式领域技能型人才培养具有重大的现实意义。
1 存在问题
目前嵌入式教学实训平台种类繁多,总体上分为3类:
(1)以8位嵌入式处理器为核心的开发平台。该类实验平台的难度属于入门级,如基于STC单片机开发的实验平台、基于AVR系列单片机开发的实验平台等。由于学习内容过于简单,对于嵌入式开发方向的学生,学习上没有提升空间,直接导致学习积极性不高。同时,这类嵌入式处理器也不符合嵌入式产品开发低成本、低功耗、高性能的设计要求。
(2)以STM32为核心的嵌入式实验平台。该类实验平台以STM32嵌入式处理器为核心,结合外围控制电路设计开发而成。这类实验平台没有采用模块化的设计方法,设计特点往往有两个极端。一类是“小而精”,只有一个核心板,外围的引脚全部只能飞线连接。如果没有外围接口实验板,这类实验平台根本没法使用。另一类是“大而全”,一个实验平台上,鼠标、键盘、TFT液晶屏、电机、红外接口等应有尽有,并且有的实验平台为了节省成本,采用端口复用的方式,这对于设计能力不强的学生不适合使用。
(3)以ARM9[3]为核心的嵌入式处理器实训平台。该类实验平台以ARM9芯片为控制核心,需要移植操作系统,比如Linux操作系统,在Linux操作系统下编写各类驱动。这类实验平台比较适合本科院校大四甚至研究生使用,而高职院校的学生对操作系统的理解以及对驱动程序的开发都较陌生,不适合高职院校使用。
综上所述,尽管高职院校中使用的嵌入式实验实训平台很多,但是从教学的难度、学生的水准、成本等多方面考虑,现有的实验平台显然不利于高职嵌入式方向的人才培养和课程教学,开发适合高职院校嵌入式产品开发类专业技能训练的实验、实训平台势在必行。
2 整体设计
为了更好地为嵌入式方向教学服务,模块化实验平台的整体设计应把握当前嵌入式产品应用趋势[4]。STM32嵌入式处理器由于控制功能强、可靠性高和体积小、价格低等特点,在智能仪器仪表、医疗电子行业、通信、工业控制、外设控制、家用电器、机器人、军事装置等领域有着非常广泛的应用[2]。用一片体积很小的STM32嵌入式处理器替代复杂而庞大的传统数字电路和模拟电路,已成为电子产品开发趋势。因此,模块化实验平台以STM32嵌入式处理器为控制核心来构建整个硬件设计。
根据高职院校嵌入式方向人才培养要求[5],结合软件工程的模块化思想,对实验平台进行硬件模块划分与设计。图1为实验平台的整体设计框架,具体设计思路如下:首先设计硬件电路的各个功能模块,然后编写软件模块化功能代码,最后实现整个实验平台的开发与调试。
嵌入式产品开发过程中,经常用到并行通信、串行通信以及各类总线技术[6]。因此,实验平台的设计主要以各类接口和通信模块为单元,各自独立与STM32嵌入式处理器进行通信[7]。各个模块在设计过程中,不但要在硬件PCB设计上考虑模块化的设计方式,使各模块相互独立、互不影响,并且在软件代码设计上,各模块控制代码要相互独立,既可以单独控制对应的模块,又可以将几个控制代码融为一体,实现一些复杂的控制功能。
3 设计与实现
3.1 硬件模块化实现
根据总体设计方案,硬件电路设计包括6个基本实验模块和3个提升实验模块。基本实验模块包括:基于STM32嵌入式处理器最小系统电路设计、电源电路设计、JTAG下载仿真电路设计、USART串行通信接口下载电路设计、按键接口电路设计、A/D及D/A电路设计;提升实验模块包括:WiFi模块接口电路设计、LCD显示屏接口电路设计、智能小车驱动电路接口设计。以上功能模块单独与STM32嵌入式处理器连接,没有端口复用以及模块之间相互连接问题。
以智能小车驱动电路设计为例,智能小车的驱动采用L298N[8]芯片,该芯片内含两个全桥式驱动器,可以同时驱动两个直流电机。通过4个I/O口与STM32嵌入式处理器相连接,采用TLP521光耦隔离器技术,防止电机运行对嵌入式处理器及其它功能模块产生电磁干扰。硬件模块的设计还需要完成硬件电路原理图绘制、电路板PCB图绘制、硬件电路元件的焊接、调试等。
3.2 软件模块化实现
硬件电路设计完后,需要编写软件测试程序,实现嵌入式产品开发“以芯为主,软硬结合”的设计思想。软件代码编写是否规范、设计流程是否合理,是决定嵌入式产品开发成败的关键[9]。因此,不但要设计一套实用性强的硬件开发平台,而且要编写一套规范的软件代码,提供一套规范的范例程序。
在软件代码编写过程中完全遵循模块化的设计思想。每一个控制模块的软件代码设计成相互独立的头文件,主要包括LED流水灯测试程序、蜂鸣器测试程序、按键测试程序、A/D转换测试程序、串口通信测试程序、DS18B20测试程序、显示屏测试程序、智能小车测试程序、WiFi模块测试程序等。这些测试程序相互独立,可以单独实现某个功能模块的单独控制,也可以相互融合实现一些复杂的功能控制。比如,将智能小车的控制程序和WiFi模块的控制程序相结合,可以实现智能小车的手机遥控等。
3.3 教学应用
嵌入式产品一般以CPU处理器为核心,结合外围硬件电路,在软件程序的控制下实现智能化的功能或算法[9]。因此,嵌入式方向课程教学,一定要严格把握软硬件相结合的教学思路。在理论教学中,要讲解实训平台每个模块的硬件结构设计思路以及软件代码编写方法。在实训过程中,让学生应用硬件画图工具,比如Protel软件,绘制出对应模块电路图,并且调试出对应的程序代码,最终在实训平台上显示。教师在这个过程中,只起到积极引导的作用,更多的时间是让学生自己动手,这样,不但能提高学生的学习积极性,而且能够提高嵌入式应用能力。
4 结语
根据当前嵌入式方向教学实验平台的不足,设计了一款适合高职院校嵌入式方向的实验开发平台。基于STM32嵌入式处理器的模块化实验平台已应用于笔者学校2013级软件技术专业嵌入式方向课程教学,取得了较好的教学效果:学生的应用开发能力和岗位适应能力均有一定的提升,嵌入式方向的学生获得2014年“挑战杯”电子设计大赛全国二等奖。嵌入式实验平台的开发和嵌入式方向的教学改革任重道远,必须继续探索,不断改革创新,为提高嵌入式方向教学效果而努力。
参考文献
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模块化处理器 篇2
2.1 ADC器件
ADC的采样率要求20.48MHz.对于2――30MHz的HF信号，在该采样速率下，要求ADC器件的动态范围达到60――90dB.美国AD公司的AD6644是理想的选择。
AD6644是一种具有14位精度、最高采样率为65MSPS的A/D转换器。主要特性有：多音无杂散动态范围(SFDR)达到100dB,典型SNR为74dB,功率耗散为1.3W,数字采样输出为2的补码格式，并且有数据输出指示信号DRY.
AD6644片上提供了采样保持电路和基准电位，使其能成为一个完整的A/D转换解决方案。AD6644的转换灵敏度达到134μV,在奈奎斯特带宽上获得了100dB的SFDR,大大增强了当其输入端存在杂散分量时从中检测出有用小信号的能力，这种突破性的改进放宽了多模数字接收机(软件无线电)的性能瓶颈。AD6644内部采用三级子区式转换结构，既保证了精度又降低了功耗。其内部结构框图如图2所示。
2.1.1 采样电路
AD6644的采样时钟要求质量高且相位噪声低，如果时钟信号抖动较大，信噪比容易恶化，很难保证14位的精度。为了优化性能，AD6644的采样时钟信号采用差分形式。时钟信号可通过一个变压器或电容交流耦合到ENCODE和ENCODE引脚，这两个引脚在片内被偏置，无需外加偏置电路。为了提高时钟信号的差分输入质量，本设计采用了Motorola公司的低压差分接收芯片MC100LVEL16.整个AD6644的采样电路如图3所示。由于采样电路的性能关系到最后的采样精度，所以在布线时，应保证从晶振到时钟输入脚距离尽量短，采样电路与其它数字电路尽量隔离。在整个采样电路下应大面积辅铜接地，以降低可能受到的电磁干扰，同时也可降低对其它电路的干扰。
2.1.2 模拟信号输入
作为新型的高速、大动态范围ADC,AD6644的模拟信号输入也要求差分形式。这样在模拟信号阶段，差分信号可以滤掉偶次谐波分量、共模的干扰信号(如由电源和地引入的噪声)，对晶振的反馈信号也有很好的滤波作用，有利于提高AD6644性能。
AD6644的模拟输入电压在芯片内部被偏置到2.4V,驱动AD6644的模拟信号通过交流耦合送进输入端。AD6644的差分输入阻抗为1k
Ω，差分输入电压的峰-峰值为1.1V,所以模拟输入的功率为-2dBm,这大大简化了模拟信号驱动放大电路。充分利用AD6644输入阻抗高的优点，根据变压器阻抗变换和最佳阻抗匹配理论，在实际应用中可采用如图4所示的参考电路，则信号输入端可接匹配阻抗为50Ω、满量程驱动功率约为4.8dBm的模拟信号源。变压器次级的串联电阻起隔离和限流作用。
2.1.3 应用注意事项
AD6644的供电电源必须稳定性好，由于电源的高频分量容易产生辐射，所以在靠近AD6644各电源引脚的地方，应放置0.1μF的去耦电容。为了防止高速的数字输出变化将开关电流耦合进模拟电源，AD6644的数字电源和模拟电源应该分开。模拟电源应该在5V±5%的范围内，数字电源应为3.3V,同时尽可能地靠近电源放置0.1――0.01μF的陶瓷电容来进行高频滤波，并联放置10μF的钽电容滤除低频噪声。
为了很好地接收AD6644的数字输出信号，应尽量减小容性负载。AD6644的数字输出有一个固定的输出转换摆率(1V/ns)，一个典型的CMOS门加上布线约有10pF的.电容，因此每bit的转换会有10mA(10pF×1V/1ns)的动态电流出入器件，一个满量程的转换动态电流最大可能达140mA(14bit×10mA/bit)。在实际应用中，每条数据输出线上应放置100Ω电阻，目的是要尽量限制这些电流流入接收器件。另外还应注意，额外的容性负载会增加传输时延，要满足数字输出的时延要求，容性负载应限制在10pF以内。
2.2 FIFO器件
AD6644输出的数据率高达286.72Mbit/s.如此高的数据率，如果直接用DSP的EMIF接口接收，会使DSP负荷过重。此外，如果存储控制系统不能及时地接收数据，上次的数据会马上被下次的数据更新，造成数据丢失，因此必须采用高速缓存。目前常用的缓存多为FIFO、SRAM及双口RAM等。双口RAM和SRAM存储量较大，但必须配以复杂的地址发生器。对于FIFO芯片，数据顺序进出，且允许数据以不同的速率写入和读出，并且外围电路简单，所以本设计选用TI公司的触发式FIFO SN74ACT7804作为数据缓存。
SN74ACT7804是一种高速的512×18bit的FIFO器件，存取速度最高可达50MHz,数据访问时间可达15ns.数据在LDCK的上升沿写入，在UNCK的上升沿读出。FIFO的状态可通过状态位：满(/FULL)、空(/EMPTY)、半满(HF)以及近空/近满(AF/AE)获得。SN74ACT7804只能上电复位。
2.3 DSP器件
由于ADC的高数据率输出，用DSP进行实时处理会有很大压力。在DSP进行运算之前，必须先进行数字下变频以降低数据率。通过对DSP算法运算量的整体分析，TI公司的TMS320C6201可满足设计需要。作为定点DSP,TMS320C6201主频可达200MHz,处理速度可达1600MIPS,并且它的外部存储器接口(EMIF)支持各种同步和异步存储器，对FIFO有很好的支持。
图5 AD6644-FIFO-DSP接口框图
2.4 硬件接口设计
为了保证AD6644的采样输出信号准确、高效地送入DSP,在ADC与DSP之间将两片FIFO并列，构成双FIFO缓冲结构，并以32bit总线宽度连接到DSP的EMIF接口，具体连接如图5所示。通过这种接口设计，在充分利用EMIF的32bit数据线宽度的同时，又巧妙地实现了采样数据的奇偶分离，为DSP的数字滤波和FFT运算提供了方便。
首先介绍ADC与FIFO的接口。AD6644的14位采样信号输出D?13?0?与两个FIFO的数据输入D?15?0?相连(FIFO的D15和D14悬空)，DRY信号经二分频后，一路连接低16位FIFO1的LDCK引脚，另一路经“非”门反相后连接FIFO2的LDCK引脚， DRY脚输出的是ENCODE信号的同频反向延迟信号。从时序图图6中可以看出，在DRY的上升沿处，采样信号D?13?0?准备输出，DRY信号可准确地作为后续FIFO的触发存储时钟信号。经二分频后的DRY信号在上升沿处交替触发FIFO1和FIFO2的写时钟，将奇偶采样信号分别存入不同的FIFO.
接着介绍FIFO与EMIF的接口。对于读FIFO的操作，这里用到EMIF异步存储器控制信号：输出使能AOE和读使能ARE、CEn是外部空间选择信号。从图中逻辑关系可看出，当AOE与CEn都有效时，OE有效，片选使能两个FIFO.当CEn和ARE同时有效时，UNCK无效，待读出的数据在此时进行初始化，随后ARE会跳变为正电平?4?，使UNCK产生上升沿，FIFO中数据被读出。图中两个FIFO的半满信号HF经过一个“与”门连接至DSP外部中断引脚EXT_INT,在运行中不断检测HF管脚状态。当两个FIFO皆达到半满时，“与”门输出由低变高，上升沿触发DSP外部中断EXT_INT.DSP启动DMA(直接存储器存取)以突发的方式读取FIFO数据。FIFO1中数据作为低16位，FIFO2中数据作为高16位，合并为32位数据读入DSP内部存储空间。
有一个问题值得注意，两个FIF
O在本次读取完成之前，有可能再次达到半满状态，使得“与”门提前产生上升沿，而当本次读取完成后，“与”门输出已保持为高电平，不会再产生上升沿来触发新的中断，而中断是靠上升沿触发的，所以会导致传输停止。为了解决这个问题，将DSP计时器的TINP0管脚配置为通用I/O口，也与“与”门输出相(接上页)
连，用来辅助检测FIFO的半满状态。这样当本次读操作完成时，如果检测TINP0口为“1”,说明FIFO又一次都达到半满，则再次启动DMA进行数据传输。因此，在程序设计进入外部EXT_INT中断服务程序时，首先屏蔽EXT_INT,保证在本次DMA传输中不对中断的任何触发做出响应，然后启动DMA进行本次数据传输，完成本次传输后，发送一个帧传输结束信号到CPU,DMA传输中断。在此DMA中断服务程序中，检测TINP0,如果为高电平，便再次启动DMA传输;否则使能中断EXT_INT,等待“与”门的下一次上升沿触发。这种中断与轮询方式的双重机制保证了数据传输的可靠性。
3 布线调试经验及结论
由于本模块涉及模数混合的高速电路设计，所以电路板应严格分为模拟区和数字区，以ADC作为两区的交界。内层地也应相应分为数字地和模拟地，并在ADC附近通过磁珠在一点相连，以消除数字地对模拟地的干扰。ADC的时钟与模拟信号的输入应尽量隔离，晶振放置应尽量远离供电电路。对于FIFO,为了使LDCK、UNCK、HF、RESET等信号正确且波形良好，保证数据的读取不会产生丢失和误读，应减少对这些信号线的干扰，可采取走线适当加粗、加信号包地的措施。在实际调试过程中发现，由于AD6644的DRY信号输出的驱动能力较小，使得FIFO数据有时发生漏读现象。采用门电路进行整形和驱动，漏读现象可得到解决。
模块化处理器 篇3
关键词：微型针式打印头；东芯SEP3203；定位；驱动电路
中图分类号：TP368文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2007)12-21645-02
A Design Method for Micro-dot-printer Based on SEP3203
REN Yi, GONG Xiang-yu
(Southeast university ASIC Center,Nanjing 210096,China)
Abstract:In this paper,the author show a design method that how to drive micro-dot-printer SAMSUNG SMP150 base on the micro-processor SEP3203 .It elaborates the drive circuit of print needle and black detection circuit. And on the foundation of this hardware design, it introduces the print schedule and the software method of paper orientation of SAMSUNG SMP150 which using ARM7 drive.
Key words:micro-dot-printer; SEP3203; orientation; drive circuit
1 引言
微型針式打模块由于体积小，重量轻，性价比高以及可以直接编程驱动打印针等优点，近年来在嵌入式系统中作为输出设备得到了广泛的应用。但由于针式打印模块控制信号较多，驱动时序复杂，目前市场上大部份使用到针式打印机的嵌入式设备，如税控机、智能交易终端等都会单独使用一片单片机和CPLD控制针式打印模块。这极大的增加了系统成本，给系统开发者提高了编程难度。本文以SAMSUNG SMP150微型针式打印模块为例，详细介绍了在以ARM7TDMI为内核的东芯SEP3203主处理器上驱动SMP150的软件实现以及相关的硬件驱动电路。
2 SAMSUNG SMP150简介
针式打印模块是利用机械和电路驱动原理，使打印针撞击色带和打印介质，进而打印出点阵，再由点阵组成字符或图形来完成打印任务的。SAMSUNG公司SMP150是连续打击式双向9针点阵打印机。其硬件结构主要包括一个纵向供纸电机和一个横向打印头托架电机；以及两个用于纸张检测定位的光传感器。当传感器侦测到打印纸张进如供纸电机，移动供纸电机，根据纸张的黑标区域进行定位。而后打印头托架电机横向移动，同时按照时序驱动打印针，从而实现字符于图标的打印。
3 硬件设计
在本例当中，主控制芯片采用东芯SEP3203，通常在以ARM7为内核的嵌入式设备当中，会使用一片FLASH作为存储器存放系统代码及相关资源。所以为节省成本，可以将打印字库存其中。SMP150对外共有30个接口，其中有18个输入控制引脚，主要用于对两个电机及打印针的控制。两个传感器输出信号，其中纸传感器的输出端口输出三态，用于表示有纸、无纸及黑标三个状态；剩余10个接口输入工作电压及接地。由于东芯SEP3203处理器芯片I/O口输出电压为3.3V，为了使I/O口电压与SMP150相匹配，同时提高驱动能力；处理器芯片I/O口与SMP150的输入输出口间使用74LS04或74LS05相连结。
由于SMP150打印模块的工作电压为24V，对于容易损坏的打印头电路设计应当特别注意对其的保护，只有在打印出针时才使打印针的才产生一个约340毫秒的高电平脉冲信号，其余时候置低，否则会缩短打印头的寿命。具体电路如图1。
由图可以看出，由于点8点10相接，使得在Head_Tigger电平没有变化时，三级管Q2始终处于截至状态；打印针输入口HEAD_SOL不受HEAD_PULSE控制置，电平置低。当Head_Tigger电平由高变低的瞬间，由于电容C3的存在，倒向器点9的变化要比点8产生一段延时，从而使得Q2在瞬间开启。此刻HEAD_SOL的电平由HEAD_SOL输入电压决定。这样，通过调整C3的容值，可以得到如下的时序(图2)：
图1 SMP150打印针驱动保护电路
图2 打印驱动时序
纸传感器在SMP150上使用一个I/O端口输出三态：当打印模块没有纸时，此I/O口电平为低；当纸传感器侦测到纸时，I/O口输出高电平5V；当纸张随进纸马达转动到黑标区域时，I/O口输出电平约1.2V左右。所以在该部分硬件设计上使用LM358作为比较器，将SMP150的此输出口扩展为两个，主处理器可以由此可以判断出三种状态。
图3中，PE_OUT作为纸传感信号输出，PAGE_BL被扩展为黑标信号输出；无纸时PE_OUT输出5V，将三级管Q1开启，此时PAGE_BL始终被拉低。有纸时，由于PE_OUT输出低电平，Q1被截至；而当纸传感器侦测到纸张的黑标区域时，调整R6阻值，使PE_OUT输出的1.2V电压被R6分压，低于Q1开启电压。这样在有纸状态下；通过调整R2和R3的阻值，给LM358一个基准电压，PE_OUT的翻转会得输出信号PAGE_BL，由此确定纸张的位置；真值表如表1所示。
图3 黑标定位电路
表1纸张定位真值表
4 软件设计
在实际打印过程中，如何选择的打印位置，精确定位是一个难点。对于SMP150打印模块，一般选用的纸张幅宽为76.2±0.5mm，长度为101.5mm左右。对于横向的托架电机由起始原点移动到纸张尾部，需要走180步；而对于纵向进纸电机，其步长为0.176mm,需要走约576步。为了精确定位，可以横向与纵向的步数建立一个坐标系。
图4 打印软件时序
SMP150打印模块的横向托架电机起始点有一个原位传感器，当托架电机处于原点位置时，该传感器输出低电平；当电机移动离开原点位置，传感器电平变高。将托架电机的原点处作为打印纸张横向坐标的零点。在确定纸张的纵向坐标时，对于第一张打印纸，可以通过纸传感器信号检测有纸无纸，从而找到纸张边缘，将此处作为纵向坐标的零点。
对于连续纸张的打印，就无法使用上述方法确定纵向坐标的原点；如果使用从一张纸的零点开始，进纸电机走固定步数来确定下一张打印纸的零点，这样必然会产生累计误差。所以在推荐使用黑标定位；只有在某些无黑标的打印纸上或是纸面状况复杂的清况下才会使用第一种方法。但在在实际使用当中，纸面状况往往很复杂；黑标区域内有些点因为黑度不够而未能被黑标传感器检测出来，而非黑标区域内的一些图案或汉字因为颜色过深而被误认为黑标点。所以，在软件设计当中，最好能够将两种方法结合用以确定打印坐标。
SMP150的打印是另一个难点，它的大致工作原理:横向移动的托架电机上有一个打印座，上面等距排有8根打印针A到F。当打印时，打印座从左向右移动，有驱动控制的打印针就迅速击打色带从而在打印纸上打印出一个点。由于字符或图形都是由点阵组成，故让字符或图形的点阵数据按一定规律去驱动相应的打印针，就可以让8个打印针配合打印出想打的字符或图形。下文将以16x16汉字为例说明具体的打印流程。
国标字库的点阵是横向排列的，以汉字“国”为例，对应的点阵字库{0x0000，0xFC7F，0x0440，0xF45F，0x0441，0x0441，0x0441，0xE44F，0x4441，0x2441，0x2441，0xF45F，0x0440，0x0440，0xFC7F，0x0440 }其中位为1的代表黑点。
在实际的打印过程中，SMP150首先将一行汉字点阵中的奇数行打印出来，然后进纸电机进纸一步，然后打印点阵的偶数行。所以在一行打印前需要将字库点阵重新排列，放入打印缓冲区。例如，要在坐标点（0x20 ，0x20）出打印“国”字；当横向托架电机位移到该点时，电机每走一步需要完成两个点的打印。在第一个时钟周期打印针A～F的值为{0，0，0，0，0，0，0，0}，这是点阵的第一列的奇数行；在第二个时钟周期A～F的值为{0，1，1，1，1，1，1，1}。当托架电机走完8步，到达坐标（0x28，0x20）时，完成对汉字“国”奇数行的打印。而后电机位移到（0x21，x20）进行偶数行打印。
5 结束语
本文主要介绍了基于用东芯SEP3203驱动SAMSUNG公司的微型针式打印头SMP 150的硬件驱动电路和软件驱计方法，同时重点阐述打印针头驱动和纸张定位。本文所述的软硬件设计方法在实际运用中取得了较好的打印效果。使用ARM7微处理器直接驱动打印头，其优点是显而易见的:它不但可以不拘于并行接口或者串行接口的打印接口协议而根据实际系统需要灵活设计软硬件，而且最重要的是它大大降低了产品的硬件设计成本，降低系统开发者编程难度。
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模块化处理器 篇4
关键词：网上考试系统,计算题和选择题,模块化技术
1 问题提出
随着信息技术的发展,考试逐渐网络化而诞生网上考试系统。网上考试系统以其强大的考试能力和全面细致的分析能力,其使用范围越来越广。
在一般的网上考试系统中,题目都存放在题库中,题库就是一个数据库,题目就是题库中的一条记录,记录中的若干字段存放着题目的有关内容。对一个题目而言内容是固定的,这些字段的内容是固定的。反复考试几遍后这些题目和答案被考试者记住并流传开了,以后考试者只要看到这些题目就知道答案,久而久之,这些题目就失去了考试的意义。
如何克服这种弊端?让这些题目每次以不同的面目出现,每次都可能有一个不同的结果,这就是要讨论的模块化方法。不掌握题目的解题方法就不可能得到正确的答案,则这个题目取到了考查应试者知识的作用。题目的类型很多,在网上考试系统中一般是标准化考试,其中选择题是一大类。很多地方也有计算方面的题目。这里仅讨论选择题和计算题的模块化处理。其实选择题和计算题很容易转化为其他类型的题目。
2 问题假定
为了讨论的方便,这里假定网上考试系统首先从一个题库(这个题库叫模块化题库)中抽取一定数量的题目存入到一个题库(这个题库叫抽题题库)中,再形成考卷。这里重点讨论如下几个方面:模块化题库要做怎样的修改,抽题题库的结构是怎样的,抽题题库的各个字段怎样形成。至于如何从抽题题库形成考卷这在一般网上考试系统中早已解决,这里就不讨论了。
下面分别讨论这两类题目的模块化处理方法。
3 选择题的模块化处理
例题:中国的首都是北京。
一种模块化为:中国的首都是(北京、华盛顿、东京和伦敦)。形成选择题时,将4个可选的答案随机分布可有=24种,则可形成24道题。抽题程序每次从24种题中形成一道具体的选择题。每一个具体题目4个选项分别为选择题的4个备选的答案A、B、C和D。用北京分别和答案A、B、C和D比较,就可知道这个题目的答案了,比如A为北京,则答案为A。
如何存储在模块题库中呢?先要增加题型字段,mt=1,即为此题型。再看看这个模块化题目的形式为:XXXXXXXX()XXXXXXX。X代表题目中的文字,括号中为要填的空处。则要填空的前面文字及数目要存储在题库的字段中,分别设为wz1和wz1s;要填空的后面文字及数目要存储在题库的字段中,分别设为wz2和wz2s。
在抽题题库中要有存放4个备选的答案的字段,就设为A、B、C和D。答案字段设为daan。
抽题程序的工作过程如下(为了方便理解,下述过程仍以上面的例子说明,下面也相同):mt=1则按模块化处理算法生成具体的题目。从模块化题目的整个字符串取第1到第wzs1个字符加入抽题题目的文字中。用随机函数random分布4个首都为备选答案A、B、C和D。形成抽题题目的填空处,一般为一条横线加入抽题题目的文字中。用北京与A、B、C和D比较,看谁是北京,确定此题的答案。如B是北京,则此题的答案为B。填入抽题库的daan字段中。从模块化题目的整个字符串取第wzs1+1到第wzs2个字符个字符加入到抽题题目的文字中。将形成的抽题题目文字存入抽题库的tmwz字段中。
算法流程图为图1所示。
另一种模块化为:(中国、美国、日本和英国)的首都是(北京、华盛顿、东京和伦敦)。比第一种模块化方式更复杂。其中包括了4个题,考察了4个国家首都知识,中国、美国、日本和英国的首都分别是北京、华盛顿、东京和伦敦。
抽题程序工作过程如下:用随机的方法从4个国家(中国、美国、日本和英国)选出一个国家,则首都相应为第几个。比如选中的是第一个国家中国,则首都为第一个首都北京;如果选中的是第四个国家英国,则首都为第四个首都伦敦。抽题程序每次选中一个国家,则可确定对应的首都。比如这次选中日本,首都为东京。国家有种选法,首都有种选法,可形成·=576种题。当然,国家和首都只要求一个由应考者填。这里假定首都由应考者填,即形成填空处。每一个具体题目4个选项分别为选择题的4个备选的答案A、B、C和D。用这个由国家(日本)确定的首都(东京)分别和答案A、B、C和D比较,就可知道这个题目的答案了,比如C为东京,则答案为C。
如何存储在模块化题库中呢?先要增加题型字段,mt=2,则首都由应考者填,mt=3则国家由应考者填。再看看这个题目的形式为:XXXXXXXX()XXXXX()XXXXX。X代表题目中的文字,括号中为要填的空处,其中一个由抽题程序自己填。则要填空的前面文字及数目要存储在模块化题库的字段中,第一个空前面的文字及数目的字段为:wz1和wzls。第一个空和第二个空之间的文字及数目的字段为:wz2和wz2s。第二个空后面文字及数目的字段为:wz3和wz3s。在抽题题库中应有整个具体题目的文字字段tmwz,4个备选的答案的字段,就设为A、B、C和D,答案字段为daan。
算法流程图如图2所示。
4 计算题的模块化处理
例题:被乘数为3,乘数为5,积是______。这是一个具体的题目,结果总为15。现在把它变成模块化的形式为:被乘数为A,乘数为B,积是(设为Z)______,更一般的形式为:XXXXXXXXXXXXA,XXXXXXXXXXXB,XXXXXXX______XXXXX。A具体值由随机函数在A的范围中生成一个数A0,B也由随机函数在B的范围中生成一个数B0,则正确的结果Z0值为:A0*B0,也是随机的一个数。也就是,这个模块化题目可生成很多个具体的题目,每个题目的结果都不一样。
这个模块化计算题要存放在模块化题库中,好让抽题程序抽取。模块化题库中的字段结构应当作一些修改。首先,要增加一个字段mt,当mt=4时为模块化计算题。第二,模块化题目的整个字符串,其实这个字段一般题目也有,为了以后讨论方便这里特别提出来。第三,增加一个字段bls,存放这个模块化题目中变量的个数。第四,这些变量在什么地方,例如wzs1指从变量A前面的字符个数,wzs2指变量A和B间的字符个数。第五,这些变量的定义域或范围是什么,例如,A的范围为(f1b,f1s),B的范围为(f2b,f2s),模块化题库中也要存放A和B范围的字段:f1b、f1s、f2b和f2s。这样模块化题库中的字段已修改好了。
抽题题库应有两个字段:整个具体题的文字字段tmwz,答案字段daan。
抽题程序的工作过程如下:mt=4则按模块化处理算法生成具体的题目。以下形成的东西加入到具体题目的整个文字中。从模块化计算题的整个字符串取第1到第wzs1个字符,用随机函数random(f1b,fls)生成A的一个具体值A0。从题目的整个字符串取第wzs1+1到第wzs2个字符个字符。用随机函数random(f2b,f2s)生成B的一个具体值B0。从题目的整个字符串取第wzs1+wzs2+2到最后一个字符。
形成的具体题目的整个文字存入抽题题库的文字字段tmwz中,此题的答案A0*B0存入抽题题库的答案字段daan中。这个题目已经知道了题目和答案,这里只讨论了计算题的填空题形式,其实还可以把它转化为选择题和判断题的形式,就不讨论了。
上述抽题程序的工作流程图如图3所示。
5 结语
从以上讨论了解到,模块化的题目要存贮在数据库中和其他非模块化题目混合在一起,数据库要进行一定的修改。而正是和其它非模块化题目混在一起,加大了系统空间的冗余,浪费了一定的存储空间。抽题程序要根据模块化题目的要求进行一定的修改,如何修改可参考上面抽题程序的工作过程和流程图。修改后的抽题程序执行过程更复杂了,要更多的处理机时间,浪费了一定的系统运行时间。但考虑到现在的计算机存储器已经非常大,处理器的速度非常快,数据库和抽题程序经过修改后,其运行效率应当不是问题。可忽略之。
模块化处理器 篇5
一、单选题(每题1分，以下备选项中，只有一项符合题目要求，不选、错选均不得分)
1、根据土地增值税法律制度的规定，下列各项中，属于土地增值税的征税范围是（）。
A．房地产的出租
B．企业间的房地产交换
C．房地产的代建
D．房地产的抵押
2、根据支付结算法律制度的规定，下列银行卡中，发卡银行对其账户内存款不计付利息的是（）。
A．准贷记卡
B．贷记卡
C．专用卡
D．转账卡
3、下列各项中，不应列入资产负债表“资本公积”的是（）。
A．注销回购价格低于面值的库存股，其账面价值与所冲减股本的差额
B．可供出售金融资产发生的公允价值变动损益
C．采用权益法核算的长期股权投资按持股比例享有被投资单位实现净利润的份额
D．将存货转为以公允价值模式计量的投资性房地产，其公允价值高于账面余额的差额
4、根据增值税法律制度的规定，下列行为中，应视同销售货物行为征收增值税的是（）。
A．购进货物用于非增值税应税项目
B．购进货物用于免税项目
C．购进货物用于无偿赠送其他单位
D．购进货物用于集体福利
5、根据支付结算法律制度的规定，持票人取得下列票据中，须向付款人提示承兑的是（）。
A．丙公司取得的由P银行签发的一张银行本票
B．乙公司收到的由甲公司签发的一张支票
C．戊公司向Q银行申请签发的一张银行汇票
D．丁公司收到的一张见票后定期付款的商业汇票
6、实行国库集中支付的事业单位，对于应收财政下返还的资金额度，应当借记会计科目()。
A.应缴国库款
B.其他应收款
C.财政应返还额度
D.应收账款
【参考答案】C 7、2013年4月20日，甲公司从二级市场购人乙公司股票100000股，购买价款为每股9．85元，包括已宣告但尚未发放的现金股利0．1元，另外，支付交易费用5000元，甲公司将其划分为可供出售金融资产，该资产的入账金额为（）元。
A．980000
B．985000
C．975000
D．990000
8、下列各项中，不属于企业流动负债是（）。
A．预收购货单位的款项
B．预付采购材料款
C．应付采购商品货款
D．购买材料开出的商业承兑汇票 9、2013年12月31日，某企业自用建筑物转为投资性房地产对外出租，采用成本模式计量，转换日，该建筑物账面价值为2100万元，尚可使用25年，预计净残值为100万元，采用年限平均法计提折旧。按照租赁合同，每年收取租金100万元，不考虑其他因素，对该企业2014年营业利润的影响金额为（）万元。
A．80
B．100
C．16
D．20
10、企业收到政府无偿拨付的用于购买节能设备的补助款时，应贷记的会计科目为（）。
A．资本公积
B．递延收益
C．固定资产
D．营业外收入
11、某公司因雷电造成损失共计250万元，其中流动资产100万元，非流动资产150万，获得保险公司赔偿80万元，计入营业外支出的金额为()万元。
A.250
B.170
C.150
D.160
【参考答案】B
12、下列资产负债表项目中，可以直接根据有关总账科目余额填列的是（）。
A．货币资金
B．短期借款
C．长期借款
D．应收账款
13、大学教授张某取得的下列收入中，应按“稿酬所得”税目计缴个人所得税的是（）。
A．作品参展收入
B．出版书画作品收入
C．学术报告收入
D．审稿收入
14、某企业收回委托加工应税消费品的材料一批，原材料成本210元，加工费10元，增值税35．4．消费税1．7元，回收的材料要连续生产消费品，这批材料的人账价值为（）元。
A．220
B．221．7
C．257．4
D．255．7
15、甲公司购买乙公司的股票300万股，每股5元，另外支付税费4万元，占乙公司20%的股份，有重大影响，乙公司公允价值8000万元，甲公司该股票的入账价值为()万元。
A.1604
B.1500
C.1600
D.1504
【参考答案】C
16、根据支付结算法律制度的规定。下列票据日期中，属于票据必须记载事项的是（）。
A．承兑日期
B．背书日期
C．保证日期
D．出票日期
17、根据税收征收管理法律制度的规定，对欠缴税款、滞纳金的纳税人或其法定代表人需要出境的，税务机关可以采取的措施是（）。
A．书面通知其开户银行从其存款汇总扣缴税款
B．责令提供纳税担保
C．核定、调整应纳税额
D．依法拍卖期间只相当于应纳税款的商品
18、预算单位应向（）申请开立零余额账户。
A．中国人民银行
B．财政部门
C．上级主管部门
D．社保部门
19、根据资源税法法律制度的规定，下列各项中属于资源税纳税人的是（）。
A．进口金属矿石的冶炼企业
B．销售精盐的商场
C．开采原煤的公司
D．销售石油制品的加油站 20、2014年9月1日，某工业企业转让一项专利权，该专利权成本为250000元，累计返销50000元。取得转让价款300000元，不考虑其他因素，则下列关于转让专利权的会计处理结果正确的是（）。
A．营业外收入增加300000元
B．其他业务收入增加300000元
C．营业外收入增加100000元
D．其他业务收入增加100000元 21、2013年3月1日，某企业对经营租赁方式租人的办公楼进行装修，发生职工薪酬15万元，其他费用45万元。2013年10月31日，该办公楼装修完工，达到预定可使用状态并交付使用，至租赁到期还有5年。假定不考虑其他因素，该企业发生的该装修费用对2013损益的影响金额为（）万元。
A．45
B．12
C．2
D．60
22、预算单位应向（）申请开立零余额账户。
A．中国人民银行
B．财政部门
C．上级主管部门
D．社保部门
23、下列各项中，不应计人企业管理费用的是（）。
A．企业在筹建期间内发生的开办费
B．计提的生产车间职工养老保险
C．聘请中介机构费
D．差旅费 24、2015年9月，甲公司销售产品取得含增值税价款117000元，另收取包装物租金7020元。已知增值税税率为17%。甲公司当月该笔业务增值税销项税额的下列计算中，正确的是（）。
A．117000×(1+17%)=23271．3(元)
B．(117000+7020)÷(1+17%)×17%=18020(元)
C．117000×17%=19890(元)
D．(117000+7020)×17%=21083．4(元)
25、根据印花税法律制度的规定，下列各项中，免征印花税的是（）。
A．土地使用证
B．专利权转移书据
C．未按期兑现的加工承揽合同
D．发行单位与订阅单位之间书立的凭证
26、某企业收回委托加工应税消费品的材料一批，原材料成本210元，加工费10元，增值税
35．4．消费税1．7元，回收的材料要连续生产消费品，这批材料的人账价值为（）元。
A．220
B．221．7
C．257．4
D．255．7
27、下列各项中不属于筹资活动产生的现金流量的是（）。
A．偿还债务
B．分配股利、利息
C．吸收投资收到的现金
D．处置子公司
28、根据支付结算法律制度的规定，持票人取得下列票据中，须向付款人提示承兑的是（）。
A．丙公司取得的由P银行签发的一张银行本票
B．乙公司收到的由甲公司签发的一张支票
C．戊公司向Q银行申请签发的一张银行汇票
D．丁公司收到的一张见票后定期付款的商业汇票
29、根据土地增值税法律制度的规定，下列各项中，属于土地增值税的征税范围是（）。
A．房地产的出租
B．企业间的房地产交换
C．房地产的代建
D．房地产的抵押
30、下列各项中，与无形资产相关的会计处理表述不正确的是（）。
A．无法可靠区分研发阶段和开发阶段支付的应当全部费用化
B．使用寿命有限的无形资产应自可供使用的当月开始摊销
C．不满足资本化条件的研发支出应当费用化
D．出租的无形资产摊销计入营业外支出 31、2015年3月12日，吴某应聘到甲公司工作，每月2000元，直至2016年2月12日甲公司才与其签订合同。甲公司应补偿吴某（）元。
A．1800
B．20000
C．22000
D．44000
32、事业单位会计期末应结转记入“事业结余”的是()。
A.事业收入本期发生额中的专项资金收入
B.上级补助收入本期发生额中的专项资金收入
C.其他收入本期发生额中的专项资金收入
D.其他收入本期发生额中的非专项资金收入
【参考答案】D 33、2014年7月1日，甲公司为扩大生产，按面值发行3年期、到期一次还本付息、票面利率为2%(不计复利)的债券，该债券已于当日全部售出，其面值为1000万元，票面利率等于实际利率。2014年12月31日，应付债券的账面余额为（）万元。
A．1000
B．975
C．1050
模块化处理器 篇6
关键词：ERP；销售退货；内部控制
华菱涟钢ERP在2003年成功上线后，给华菱涟钢销售结算带来了翻天覆地的变化，极大地提高了销售结算效率，减轻了销售结算强度，将销售订单、预收货款、生产计划、物流配送等的销售业务的全部进程都在系统内完成，做到信息的流动始终与物料、资金的流动同步。随着外部环境和内部环境的变化，公司的有些流程已不太适应发展的需要，下面笔者就现在所在科室，对销售模块的退货管理结合内控在流程中需要完善又待探讨的地方发表一些看法，
一、ERP环境下销售模块退货的流程介绍
企业的销售退回是质量异议处理的一种，由销售部服务管理室的质量异议处理员根据客户提出的退货要求，经服务室主任审核，经销售部主管部长审核，报公司主管销售副总批准后，由销售部服务管理室系统管理员在系统中作退货申请动作，销售退回的钢材由质量检验中心检验和物流中心仓储科清点后方可入库。质量检验中心应当对客户退回的钢材进行检验并出具检验证明；物流中心仓储科应当在清点钢材、注明退回钢材的品种和数量后再在系统做收货动作；由服务管理室系统管理员在系统编制“贷项通知单”即“红字交货单”，在系统外编制“数量异议处理通知单”，将“数量异议处理通知单”交财务部销售结算科结算会计，结算会计判断客户是否已经抵扣税金，没有抵扣，联系客户寄回发票，已经抵扣，获得税务抵扣证明书，根据客户开具的红字发票申请单，开具红字增值税发票，但大部分情况下，因客户是长期客户，而且出现质量问题，客户已经很烦，基本不会去税务局要求提供红字发票申请单。财务根据审核无误的“数量异议处理通知单”在系统与客户正常发货的数量进行对冲业务处理，冲减收入和客户的应收账款。
二、ERP环境下销售模块退货存在的问题：
1、正常业务流程应该由客户退回发票，已抵扣的情况根据税务局红字发票申请单开具红字发票。实际操作是出现退货情况，而客户在已经抵扣的前提下，又不愿意到税务局开红字发票申请单，还有正常钢材要发的情况下，销售经办针对退货数量和规格与客户协商好，补发相同数量和规格，可以红字蓝字金额对冲，但可能存在明细规格，厚度不一致；或原明细规格产品退货当月不生产；或装运方式不一致，以前是火车，现在是火车加盖篷布等等不同，总而言之，开票项目有一项不同，就导致ERP系统会自动生成两张系统发票，就导致在ERP系统开具的其中一张红字增值税发票，不能导入金穗增值税发票系统。这种情况下，为了维护企业信誉，不能占用客户资金，在退货当月只好采用金额冲红，以差异形式在系统发票中手工录入，冲减企业收入，冲减客户预付账款，而红字交货单就一直留在未开发票系统中，显示未开票未结算。
2、已经金额冲红的红字交货单，可能会在开票会计岗位轮换或疏忽大意中，在下一批发票开具中，重复开票，导致多冲减客户货款，多冲减公司收入。
3、 销售经办在建立新的红字交货单时，存在红字交货单定价日期与原发货订单定价日期不一致，导致所冲红发票冲减收入的价格与原发货价格不一致现象，要由销售结算科复核会计检查出错误后，再删除已开系统发票，通知市场部进行价格修改，再重新开具发票，影响了结算进度，如复核会计没有认真复核价格，可能出现冲红价格与原价格不一致现象，导致多冲减收入或少冲减收入，对客户有利，客户不会提出，对客户不利，客户马上会找来，影响了会计信息的真实性，影响了企业的信誉度。
4、在系统外编制数量异议处理单，编号是与其他不退货质量异议处理单统一编号，没有单独编号，不利于退货统一管理。不利于查找。
三、ERP环境下加强销售模块退货内部控制的具体措施
企业的销售退回必须经过审批流程后才能执行。要求退货的批准、退货钢材的接收和开具贷项通知单、应收账款的冲减应分别由不同人员负责，并确保与此业务有关的部门和人员各司其职，分别控制实物流和会计处理。在ERP系统中质量检验中心出具检验证明、销售部出具退货接收报告，才能到财务环节，财务部进行审核后办理相应的退款事宜；企业应对退货原因进行分析并明确有关部门和人员的责任。
1、 质量检验中心验收客户退回的钢材。质量检验部门要清点、检验和标明退回钢材的数量和质量情况。做为以后赔偿客户退款金额和确定退货是否需要降等判废和打包销售提供依据
2、销售部填制退货接收报告。退货接收报告是对退回钢材进行文件记录和进行控制的重要方法。它应在事先进行编号，在发生退货时填制，填制该报告的人员不应同时从事钢材发运业务。一切有关的资料，例如，客户名称、退货名称、数量、日期、退货性质、原始发票号及价格以及一般情况的说明的退款理由等，必须记录在该报告上。填制后的退货接收报告应受到独立于发货和收货职能的市场部人员的检查。
3、销售部服务管理室调查退货索赔。退回的钢材经物流清点和检验后，服务管理室要对客户的索赔要求等进行调查和谈判，最终把调查结果和建议记录在退货接收报告上，交给市场部和财务部做最后的审核
4、销售部门核实退货。退货的最终核准是要根据钢材的仔细调查和退货接收报告为依据，由销售部门最终决定。批准意见应签署在退货接收报告上
5、销售部门填制和邮寄贷项通知单。贷项通知单应由销售部门业务经办在得到批准的退货接收报告的基础上编制。贷项通知单事先应编号加以控制，所有开具的贷项通知单都已记录。其标明的数量、价格和其他内容在邮寄该贷项通知单前经其他人员复核。贷项通知单和其他相应的资料应附在有关分录凭证上，作为应收账款明细分类账的附件。退货批准后应及时入账，以便减少营业收入和应收账款的余额。
四、对照内部控制标准措施我公司ERP环境下销售模块退货处理须完善之处：
1、在客户已经抵扣税金的情况下，耐心与退货客户解释，获得客户到税务局开具的红字发票申请单，单独对退货开具红字发票，可以避免开票项目有一项不同，就导致系统会自动生成两张系统发票，从而导致在ERP系统开具的红字增值税发票，不能导入金穗增值税发票系统的情况，同时可以避免红字交货单在金额冲红后，还留在未开票库，避免重复开票的情况，还便于退货发票查询和管理。
2、系统的红字交货单编制要建立与原发货交货单的关联，必须相同规格价格一致，如果服务科室系统管理员疏忽导致输入价格不一致，系统提示不能通过，或退回钢材毁损需要减价，要经过上一层领导审批方可通过。
3、数量异议处理单相当于内控中的退货接收报告，但内容不完整，只有客户名称、退货名称、数量、日期、拟退货金额，应按内控要求补充完整。
4、数量异议处理单应区别于其他不退货质量异议处理单，要单独编号，备查。
模块化处理器 篇7
1 嵌入式系统概述
1.1 嵌入式系统的概念
嵌入式系统是建立在计算机技术基础上的应用型专用计算机系统, 其软件和硬件都可以剪裁, 系统对成本、功耗、功能都提出了更高的要求, 具有可靠性强、体积小等优点, 可以实现对其他设备的监视、控制和管理。随着嵌入式系统的不断发展, 嵌入式系统已经渗透到人们的生活中, 无论是在工业、服务业还是消费电子等领域都得到了广泛的应用。
1.2 嵌入式系统的特点
与普通的计算机系统相比, 嵌入式系统的专用性更强, 一般是面向特定运用的, 嵌入式处理器一般应用在用户设计的特定系统中, 集成性高、体积小、功耗低, 不仅具有方便携带的优点, 操作系统更是实时操作的, 可以满足实时性较强的场合要求。将嵌入式系统运用到应用程序中, 在芯片上直接运行而不需要操作系统, 未来可以充分利用更多的系统资源, 用户需要选择RTOS开发平台, 保障软件的质量。嵌入式系统主要包括硬件系统和软件系统, 其中硬件系统是基础, 软件系统是灵魂, 复杂程度非常高。
2 系统软件设计
基于RF5软件系统总体设计:
嵌入式图像处理系统和传统处理系统一样, 主要包括硬件和软件两个方面, 硬件包括系统的硬件平台, 软件包括嵌入式操作系统和图像处理算法两个方面。其中硬件平台又包括图像储存模块、通信模块和显示模块等, 主要是为系统的软件系统提供支持。在图像处理过程中, 硬件系统可以为其提供计算、显示、存储等条件[1]。RF5是以DSP和XDAIS为基础的代码参考框架, 在DSP软件的设计和开发中具有重要的作用, 参考框架在整个程序中具有非常重要的作用, 是整个运用应用程序的蓝本。RF5的数据处理元素包括通道、单元、任务和XDAIS算法, 这4个元素之间具有紧密的联系, 独立又联系, 他们之间的关系如下图1。嵌入式操作系统是整个系统的核心系统, 提供了包括图形处理任务管理在内的各项管理, 经过硬件的初始化、图像信息存储、图像信息显示等过程实现图像处理和存储。
3 软件模块化程序实现
3.1 初始化模块
软件系统的初始化模块主要包括处理器、RF5模块化初始化、图像处理算法、视频捕获、视频显示通道等。处理器和系统板初始化是指设备重启之后, 通过软件配置的方式对外围设备进行配置和选择。系统在进行工作的时候, 初始化模块是其执行的第一个任务, 执行完初始化模块之后, 程序的控制权将会转变到调度程序中, 由调度程序来调度接下来的任务。
3.2 视频捕获和显示模块
3.2.1 视频捕获的实现
视频捕获主要负责将外部的视频解码器解码生成的数字视频信号采集收集起来, 并且这个采集的过程非常方便, 可以实现实时采集, 最终形成的图形处理也是可以实时处理的, 可以随时随地对大数据的图像进行处理, 这也是其最大的优点和特点。采集到的数字视频信号进入到系统外扩的存储器中, 从而实现视频的捕获。视频采集可以自动采集, 当单元进入自动采集状态, 完成了图像的采集之后, 视频端口都会向系统自动发出中断请求, 中断服务程序便开始发挥自身的功能, 对图像的存储区进行连续更新, 图像存储区一旦更新之后, 图像采集系统就会采集下一个图像数据, 最终进入一个循环。当视频端口的FIFO装满了采集的数据之后, 会发生中断信息, 进入EDMA ISR中断服务程序将视频数据送入到SDRAM中[2]。
3.2.2 视频显示的实现
视频显示的实现是通过视频图像显示模块来实现的, 视频图像处理模块处理后的图像经过显示模块处理, 处理之后将图像编码成数字视频流, 标准数字视频流经过系统编码转化为虚拟视频信号, 经过解码器之后视频流就变成了标准的模拟视频信号, 分别经过EDMA控制器和EDMA ISR之后最终进入到视频端口的缓冲区中, 经过缓冲器之后, 信号会使EDMA中断, 送入新的图像信号, 并在显示器上显示出来, 视频显示的流程如下图2。输出作用在外部编辑器中。
3.3 图像处理模块
图像处理模块比较灵活, 是指在嵌入式的环境下实现对图像的处理。在图像处理系统中, 又包括系统功能模块和图像增强模块。系统功能中包含图像增强功能, 除了图像功能之外, 还包括图像的几何变换、形态运输和图像分析。在图像增强模块中又包括图像的预处理和边缘检测、直方图修正、中值滤波、灰度变换调整, 而图像预处理又包括图像平滑和图像锐化。图像平滑就是消除噪声对图像造成的影响, 图像平滑的处理是通过高斯低通滤波法来实现, 这样做虽然可以消除图像受到噪声的影响, 但同时也存在着一定的弊端, 图像经过处理之后会变得模糊。图像锐化的目的就是让模糊的图像重新变得清晰。图像模糊是由于图像受到平均或积分运算而造成的, 图像锐化就是对其进行逆运算, 重新使图像变得清晰[3]。
4 结论
嵌入式图像处理系统的软件系统主要包括初始化模块、视频捕获模块、视频显示模块和图像处理模块, 在确定了整个软件系统的程序流程之后, 就可以分别设计纷纷模块的程序, 最终完成整个软件系统的设计。
参考文献
[1]吴锡强.探析嵌入式图像处理系统的设计与实现[J].计算机光盘与软件, 2015, 12 (3) :307-309.
[2]蒋立丰.嵌入式图像处理系统的设计与研究[D].东华大学, 2013, 22 (21) :11-13.
模块化处理器 篇8
全向流悬浮物分离器通过设备内部结构变化, 改变水力流动特性, 在不同流相下实现不同的功能。在分离器内瞬时完成悬浮物凝聚、絮凝物分离、沉淀的过程。全向流悬浮物分离器共分为4个流相区域, 即污水按序流过紊流区、旋流区、上向层流区、下向层流区, 分别实现悬浮物凝聚、大粒径矾花有效分离、微矾花有效碰撞、沉淀快速分离, 使矿井水悬浮物有效分离, 达到矿井水处理的目的。
1 工艺流程
在井下处理工艺中, 矿井水在井下水仓前汇集水渠位置, 设立集水池, 自集水池用泵将矿井水泵入处理装置中, 在泵前计量加入氯化钡溶液。同时在泵前混合器前加入适量的聚合氯化铝 (PAC) 及聚丙烯酰胺PAM。在药剂的作用下, 矿井水中硫酸盐与钡形成硫酸钡与其它悬浮物质在15~60 s的时间内混凝、絮凝, 形成较大的混凝沉淀颗粒。当水流在一定的压力下从设备进水口以切向进入设备后, 产生强烈的旋转运动, 由于絮凝后悬浮物、水密度不同, 在离心力、向心力、浮力和流体曳力的作用下, 使密度低的水上升, 由出水口排出, 密度大的悬浮物由设备底部的排污口排出。与水流共同上浮的个别微小颗粒再由第二级过滤装置阻隔, 出水悬浮物一般稳定在10 mg/L以下, 从而达到出水效果。
2 各工艺段功能
在完善系统功能又兼顾经济性前提下, 智能化系统设施、设备为标准配置, 能使系统运行达到一键启动和无人值守。但考虑到各使用单位的需求, 可根据不同需要选择不同的自动化程度。
2.1 集水池
在井下处理工艺中, 矿井水在井下水仓前汇集水渠位置, 设立集水池。其大小约为每小时处理量的1/10左右, 起到对来水的搜集作用, 池上配备超声波液位仪, 以测定池内水位高低, 为全向流设备运行个数提供信号。
2.2 配药系统
由配药罐、减速机、放药阀、供水阀、控制系统组成。系统中必备药剂为聚合氯化铝、聚丙烯酰胺。现有配药环节需要人工撒药, 并配合相应转速的搅拌完成。随矿井水水质不同再配合其他药剂, 使之符合使用要求。
2.3 加药系统
由加药箱、加药泵、流量控制器、液位计、混合器组成。在泵前加入适合量的聚合氯化铝 (PAC) 及聚丙烯酰胺PAM, 初始药量确定后, 流量控制器根据水量大小准确向来水补药, 杜绝了药剂的浪费或不足。混合器保证了药剂快速分散, 不产生局部富集现象。
2.4 全向流悬浮物分离系统
由提升泵、流量计、全向流悬浮物分离器、高频声纳颗粒物密度仪、电动排污阀、控制系统组成, 是本系统中的主体工艺环节。
根据水量大小开启不同数量的提升泵, 分离器内流量计显示当前单个模块的处理量, 完成絮凝、沉淀、沉淀分离过程, 清水进入清水处理环节, 污泥进入污泥池。其中仪表观测沉淀物的颗粒大小是否达到可排放要求及达到排放要求的颗粒物所在高度, 以控制排污阀开启的周期。
2.5 清水池排放系统
由清水池、全自动自清洗过滤器、清水泵、液位计、p H仪、浊度仪、清水涡轮流量计、控制系统组成。当清水进入清水池后, p H仪即显示当前来水的p H值, 调节p H值, 使其达到7~8之间。在清水到达相应液位时清水泵开启, 经过全自动过滤器再次分离微小颗粒, 浊度仪同时监测清水的浊度, 流量计记录排水量。
2.6 污泥处理系统
由污泥池、污泥泵、液位计、全自动板框压滤机、污泥搅拌泵、控制系统组成。污泥由全向流分离器排入污泥池中, 到达一定液位时污泥泵开启将污泥泵入板框中进行压滤使之成为便于运输的泥饼。
2.7 控制系统
控制系统由工业中控机及控制单元组成, 是各工作单元协调运行的关键。当某单元发生故障时将故障单元改为手动而不影响其他单元的联动, 同时可做到远程控制。
3 工艺过程控制方案
泵进出口装有保护开关。当供水量不足, 高压泵入口的水压低于某一设定值时 (正常为0.05 Mpa) , 会自动发出信号停止泵运行。当系统因其它的原因或误操作使泵的出口压力超过某设定值时, 泵出口压力保护会自动切断泵供电, 保护系统设备不受损害。同时根据井下水箱的液位自动控制泵的启停。
对于配比加药的控制, 系统根据对应装置的启停控制对应计量泵的启停, 并且可以手动调整加药量, 从而实现定量投加。本系统还可以根据PLC设定的时间自动实现排泥泵的开启与闭合, 实现自动排泥。
本系统可以对整个工艺生产过程实现实时操作、控制、报警, 最大限度地减少值守人员。可以对非正常的工艺参数和设备的运行状态实施声、光报警, 出现危险和异常状态时对设备进行联锁保护。
系统可以实现手动和自动切换, 在非正常运行状态下, 可以对每台泵和控制阀进行手动控制。
电气设备和工艺过程的控制由同一个控制系统完成, 提高了系统的完整性和可靠性。
4 工艺特点与应用分析
4.1 工艺特点
(1) 采用全向流模块分离装置, 技术稳定成熟。
(2) 作用分离时间短, 效果好。实际设备水力停留时间1~3 min, 单位面积处理量为12~15 m3/m2·h。
(3) 设备占地少, 处理量大。2 400 m3/d规模全套设备占地约20~30 m2, 基本没有矿建工程量。
(4) 出渣污泥浓度高。采用污泥浓缩技术, 经过污泥浓缩后浓度达到200~300 g/L。经过过滤脱水后, 污泥含水率小于40%。
4.2 应用分析
本系统应用于山东泰山能源集团翟镇煤矿。全向流模块化水处理系统布置在-400中央水仓入水口, 设计处理能力2 400 m3/h, 矿井所有污水经过排水沟渠进入处理系统, 经处理后实现浊清分离, 清水进入水仓。
-400 m中央水仓水质指标为p H值:7.86;SS:387 mg/L;水处理剂为固体聚合氯化铝 (PAC) 及固体聚丙烯酰胺 (PAM) 。出水水质为p H值:7.0;SS:8 mg/L;经过浓缩后污泥浓度达到200~300 g/L;污泥含水率小于40%。
按照51.84万t水/年 (60 t/时) 计, 有效提升时间为8个月, 提升高度500 m, 污水悬浮物浓度1300 mg/L, 电费0.8元/k W·h。处理后50%的矿井水不再排至地面, 直接在井下用于防尘和乳化液配水, 其直接经济效益达到397.26万元/年, 效益显著。
摘要：智能模块化全向流矿井水井下处理系统, 特别是煤矿井下水处理系统, 主要用于水体中悬浮物的去除。其具有体积小、耗能低、操作简便等特点。主体设备——全向流悬浮物分离器, 是集絮凝、沉淀、沉淀分离于一体的水处理装备。该系统对于丰富我国煤矿井下水处理工艺、提升矿井水处理水平、提高水资源综合利用率具有重要作用。
模块化处理器 篇9
1 Power PC处理器简介
1991年, Power PC联盟诞生, 该联盟由IBM、Apple和Motorola三大公司组成, 该联盟成立的宗旨是向Intel公司在处理器领域的龙头地位发起挑战。1992年, Power PC联盟向全世界展示了第一台Power PC处理器Power PC601, 此后的数20年里, Power PC处理器一代接着一代, 性能不断提升。603E、MPC755、MPC8245则是其中具有代表性的成功典型, 都有着广泛的产品应用。目前, Power PC系列处理器主要由Freescale公司研制生产, 经过20多年的发展, Power PC处理器从最初的100MHz, 现在已发展到2GHz, 且8核处理器也已进入产品阶段 (图1) 。
2 主要故障解析
2.1 Power PC处理器工作原理
若要在排故过程中能够游刃有余, 首先必须要对Power PC处理器的工作原理有一个大致的了解。简单来说, 处理器上电后在达到工作条件之后, 从自举地址开始取值执行--取值执行……, 而其工作条件需具备三个因素:供电, 时钟, 复位。图2为Power PC处理器的一个简易的工作原理图。
具体来说, Power PC处理器模块的工作结构又分很多种, 而其中最具典型的则是以下两种。 (1) 采用FPGA实现存储器控制的CPU结构。该结构主要用FPGA逻辑芯片来实现存储器控制器、中断控制器等一系列功能, 它的处理器一般采用性能不是很高的Power PC 603E, 在FPGA的内部实现看门狗、中断控制器等功能, 总线速度一般为33MHz。 (2) 采用桥接器实现存储器控制的CPU结构。相比于第一种结构, 该结构的使用范围更广, 它采用桥接器实现存储器控制器、中断控制器等功能, 而桥接器芯片采用TUNDRA公司的TSI107, TSI109、MAVELL公司的GT62640、e2v公司的MPC107。处理器则使用性能比较高的PowerP C750, 755等, 总线速度达到了66~133MHz。
2.2 排故基本思路
处理器在正常工作的几个必要条件:供电, 复位, 时钟。只要这三个条件满足, 处理器就可以发出总线请求进行取指令的操作。因而在排查故障时一定要进行电压测量、复位电路测量以及时钟电路测量。
时钟电路测试:用示波器测量晶振的输出管脚, 随后短时间内给Power PC处理器模块加电, 读取示波器测量的数值。用此方法依次测量板上的所有时钟数值 (33MHz、66MHz、100MHz等) 。
复位电路测试:还是用示波器测量。采用示波器双通道比较测量手动复位信号、CPU硬复位信号以及PCI复位信号。
那么, 如何判断Power PC处理器模块是否在正确的取指令呢?一般来说, 上文已经提过, 只要供电、时钟、复位正确, 处理器模块加电后会发出总线请求BR, 桥接器接到请求后会产生应答信号, 并同时产生FLASH片选。因此, 上电后测量TS*, ABB*, FLASHCS等信号, 若这些信号是周期性常有的, 便可判定处理器基本工作。若这些信号偶尔出现几次或直接没有, 则表明Power PC处理器模块的工作状态发生了问题。
2.3 几种常见故障的解决办法
(1) 电压输出不正常
上电后若发现电压异常, 应立即下电, 以防模块或部分芯片被烧毁。输出电压异常一般有两个原因:DC/DC周边电阻焊接错误 (漏焊、错焊、虚焊) 、DC/DC器件损坏 (LTM4600这类BGA封装的DC/DC经常在焊接后出现电压不正确的现象, 更换一次甚至多次后才正确。相比之下, JW1083及MSK5175等DC/DC基本没有器件问题, 大部分都是焊接故障) 。
(2) 无法扫描到FPGA或者CPLD
考虑到JTAG边界扫描电路相对简单, 这部分电路出问题很少, 因而此类故障基本都是因器件自身损坏导致。
(3) 复位输出不正常
复位输出错误基本是焊接或者器件的问题, 故障原因也不难找。利用示波器从源端一直测量到接收端, 基本上可以定位到某个器件上, 然后再进行相应的处理, 判断出是芯片损坏还是焊接问题。
(4) 处理器取指令出错
一般情况下, 通过测量周期信号来判定处理器工作是否正常, 但有些情况下, Power PC处理器不发BR, 桥接器不应答, 或者跑了几个周期后停滞。针对这些情况, 需做以下处理。
(1) 没有BR*:时钟、供电以及复位都正常的情况下, 还是没有发BR*, 最大可能是处理器周边的配置电阻有问题, 而具体的原因有可能是电阻没有焊接或焊接错误或电阻排桥连等。用示波器测量chkstpin, ckstpout信号以及锁相环配置、接口配置等信号, 并做出相应的处理方法。
(2) 桥接器无应答信号:这种情况下, 一般检查桥接器的焊接问题以及桥接器周围的配置电阻焊接。
(3) 信号周期性运行失败:这个问题较为常见而情况复杂, 处理器或桥接器焊接问题、周边电阻焊接问题都会导致信号周期问题, 采用回流焊接的模块, 98%的此类故障都是由BGA焊接引起。
(4) 没有FLASH片选:检查地址线是否正常, 或者桥接器配置为从PCI空间启动, 测量是否有PCI周期发出, 根据测量结果采取措施。
(5) 无法擦写FLASH:Power PC处理器模块上的FLASH芯片主要分为两种:Boot FLASH (又称system flash) 以及User FLASH。当boot flash发生故障时, 故障现象一般为无法启动, 或出现乱码。而User FLASH故障时的故障现象为用户无法擦写FLASH。这个时候, 需要利用仿真器检查User FLASH对应的数据, 并在仿真器下进行擦写操作, 从而定位至具体哪一片FLASH故障。FLASH故障的情况多为管脚脱焊或者虚焊, 其芯片自身损坏的可能性比较小。
3 举例说明
为了系统客观、详细的说明Power PC处理器模块的排故过程, 下面着重举一例加以说明。
故障现象:Power PC处理器模块上电无输出。
排故过程:
(1) 该模块的CPU芯片为PC755, 桥接器为PC107, 根据故障现象画出故障树 (图3) 进行排查。
(2) 根据故障树逐一排除可能因素。
(1) 供电电路故障排查
PC755内核电压为2.6V, 接口电压为3.3V;MPC107内核电压为2.5V, 接口电压为3.3V;其它芯片均为5V或3.3V电压。5V可由电源模块提供。3.3V、2.6V、2.5V分别由5V经电压转换器JW1083转换提供。
用电压表分别测量故障件的5V、3.3V、2.6V、2.5V电压正常, 该故障树节点可以排除。
(2) 复位电路故障排查
复位电路由MAX791和CPLD逻辑实现。MAX791提供检测电源电压当+5V低于4.65V时, 产生复位, 电源大于4.65V后, 产生大于200m S复位。
用示波器测量复位芯片的复位信号, 上电200m S后该信号状态为高电平, 表明复位信号正常, 该故障节点排除;
(3) 时钟电路故障排查
该模块上时钟有25MHz、16MHz、33MHz。33MHz输入到MPC107上, MPC107产生5路33MHz同步时钟供PCI设备使用, MPC107内部实现时钟锁相环电路, 经MPC107中的DLL产生4路同步时钟 (66MHz) 时钟供SDRAM使用, 产生2路同步时钟 (66MHz) 时钟供CPU使用。16MHz时钟给串行接口芯片ST16C2552使用, 25MHz时钟送给以太网电路。
用示波器测量故障件的各个时钟信号, 波形和频率均正常, 该故障树节点可以排除。
(4) 处理器电路、桥接器电路故障排查
检查处理器PC755和桥接器PC107外围电阻、电容焊接正确, 使用万用表测量外围电阻、电容无短路或虚焊, 对地、对电源电阻均正常, 排除外围阻容故障。
连接Trace32仿真器, 发现访问桥接器内部寄存器时异常, 数据跳变。初步定位为处理器PC755或桥接器PC107故障。
(5) SDRAM故障排查
连接Trace32仿真器, 访问SDRAM正常, 该故障节点排除。
(6) FLASH故障排查
连接Trace32仿真器, 访问FLASH数据跳变, 访问桥接器寄存器异常会导致访问FLASH数据错误, 故该故障节点排除。
(7) 串口电路故障排查
连接Trace32仿真器, 访问串口协议芯片寄存器数据跳变, 访问桥接器寄存器异常会导致访问串口协议芯片寄存器数据错误, 故该故障节点排除。
(3) 故障定位
根据上一步骤的分析, 先后将桥接器PC107和处理器PC755芯片重新植球焊接后, 故障现象依旧, 排除处理器和桥接器虚焊故障。
更换PC755芯片后, 子卡串口输出正常, 经反复测试工作正常。因此定位为PC755芯片损坏。
(4) 纠正措施
更换PC755芯片, 故障排除, Power PC处理器模块工作正常。
4 总结
本文主要介绍了基于Power PC处理器的CPU处理模块的主要故障及解决办法, 并通过举例的方法详细梳理了排故的过程始末。Power PC处理器模块的故障看似千变万化, 实则万变不离其宗。当然, 若要将其完全弄懂、弄精, 还有很长的路要走。除了芯片、焊接这两个主要因素外, 工艺、人为、设计等诸多细节同样会造成故障的出现。
摘要：因升级性能好、功耗低等优点, Power PC系列处理器在多种领域被广泛使用, 而在使用过程中, 出现了各式各样的故障。文章通过介绍Power PC系列处理器工作原理、案例解剖、举例说明的方法来分析其常见的故障, 以供研究。
关键词：PowerPC,故障,解析,PCI
参考文献
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[2]汤子赢, 哲凤屏, 汤小丹.计算机操作系统[M].第2版.西安:西安电子科技大学出版社, 2004.
模块化处理器 篇10
1.1 课程职业岗位群分析
针对媒体及信息技术设计产业, 图形图像处理涉及的职业岗位群有:平面设计师、包装设计师、装潢设计师、广告设计师、游戏动画设计师等, 各岗位群的技能要求如表1所示。
1.2 课程培养目标分析
通过分析媒体及信息技术设计岗位群的技能要求, 《图形图像处理课程》在教学中应达到以下目标:
(1) 教学目标:能够赏析各类经典作品、掌握图像制作方法;强化图像制作技能、积累图像制作经验;激发自身学习兴趣、形成持久学习动力;提升自主学习能力、满足职业岗位需求。
(2) 专业知识目标:掌握图形图像处理的理论基础知识;掌握图形图像的采集及输入方法与设备;掌握抠取图像去除图像背景的方法与技巧;掌握数字图像的修复与润色技术;掌握色彩管理对校正图像的必要性及管理流程;掌握分析图像的品质与校正图像的方法;掌握图像的合成与特效制作方法与技巧;掌握图像及文字的特效制作方法;掌握图像的各种输出方式及对图像的要求。
(3) 职业能力目标:能够对客户提出的要求快速地修改作品;能够使用自己掌握的知识设计作品;具有获取知识、应用与创新能力;具备自我发展能力与提高效率观念。
(4) 综合素养目标:乐观、敬业与团队协作精神;感悟、沟通与表达能力。
1.3 课程模块化结构的划分
根据不同职业岗位群的需求, 把《图形图像处理》课程按其内容的相对独立性, 合理地将课程内容拆分成较小的、相对完整的、独立的知识模块, 培养学生特定的知识和应用能力, 建立起不同结构的图形图像处理方面的技术人才。具体划分如表2所示。
2 模块化课程结构体系的实施
2.1 模块化教学内容的选取
(1) 图像处理理论模块。本模块主要讲解数字图像的基本概念、组成单元等基本理论。此模块要求所有设计人员必须了解数字图像的属性, 因为这是认知和从事图像处理的前提。
(2) Photoshop软件工作环境模块。本模块主要讲解在Photoshop软件工作环境下如何快速、高效地完成实际操作任务。此模块是使用Photoshop软件的所有人员都必须掌握的基本操作技能。
(3) 图像的输入模块。针对所有设计人员, 本模块主要讲解数字图像的获取过程, 掌握图像常见的输入方法及设备。
(4) 选择与抠取图像模块。针对所有设计人员, 本模块主要讲解如何选择图像的局部编辑, 以及如何将图像从一个背景中提取出来的操作方法。
(5) 编辑与修复图像模块。针对专业的印前制作人员、设计师和摄影师, 本模块主要讲解如何更改数字图像的尺寸、分辨率, 图像的裁切、图像的拼贴、图像的自由变形, 数字图像的修复、数字图像的润饰等。
(6) 颜色管理与图像校正模块。针对设计人员, 本模块主要讲解如何使用色彩管理确保图像的显示效果, 以及如何校正带有色调、色偏的图像以满足正常的设计需求。
(7) 图像合成模块。针对设计广告人员, 本模块主要讲解图像的合成方法与合成技巧。
(8) 图像的特效制作模块。针对平面广告和动画设计人员, 本模块主要讲解图像特殊效果建立的方法, 以及如何使用外挂插件。
(9) 文字处理模块。本模块主要讲解文字在设计创作中的应用。
(10) 图像的输出模块。本模块主要讲解创建好的数字图像在常见输出方式下的设置、要求及注意事项。
2.2 模块化教学内容的组织与安排
整个教学内容选用十个教学模块, 再将每个模块知识分解为:项目教学单元—任务驱动单元—层次训练单元—案例实训单元—产品实习单元—网络教学单元。将每个模块的“项目教学单元”、“任务驱动单元”和“层次训练单元”贯穿于整个工作过程, 通过教师引导, 将理论与实践一体化。将“案例实训单元”和“产品实习单元”结合实际产品, 提供实习化工作任务, 实现工学结合。“网络教学单元”内容主要让学生自主学习, 培养其开放学习的兴趣。整个教学内容的安排如图1所示。
2.3 多种教学方法的应用
“项目教学单元”使用项目教师引导学生学习, “任务驱动单元”使用目标任务促进学生学习, “层次训练单元”采用层次化的习题和练习训练学生动手能力, “案例实训单元”采用案例分析的方法使学生学会分析问题, “产品实习单元”采用分组讨论的方法完成产品的实习任务, “网络教学单元”使用网络资源提供的教程和课程的电子资源启发、引导学生自主学习。
3 实施模块化课程结构的注意事项
在实施模块化课程结构操作过程中应注意4点: (1) 模块的内容选择依据职业岗位实际需要确定, 应该实用性、应用性强; (2) 因为每个模块内容相对独立, 所以每学完一个模块应确保获得一项知识和能力; (3) 模块之间自由动态组合, 每个模块组合有明确的行为目标和具体要求; (4) 课程模块内容必须及时更新, 以反映行业发展所产生的新技术、新方法、新工艺、新手段。
参考文献
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模块化处理器 篇11
随着IPv6技术的不断成熟及发展, 它已经成为下一代网络的主要技术。由于IPv6协议的复杂性以及通信设备对CPU的处理能力要求越来越高, 同时对通信协议、接口类型等要求也越来越强, 迫切需要处理速度更快、性能更高的系统支持, 为适应这一发展趋势, 目前处理器厂商相继研发出速度快, 集成度高的高性能通信处理器产品来支持下一代网络技术, 在某课题设计中, 应用FreeScale公司生产的PowerQUICC III MPC8568E处理器, 它是目前电信和网络市场最先进的集成通信微处理器系统芯片之一, 应用该芯片设计了高性能集成通信处理器模块, 主要满足下一代网络应用对高性能通信处理器的需求, 该模块也可以应用于复杂的协议处理系统及网络互连互通设计中。
1 MPC8568E芯片的硬件特性
MPC8568E具有很强的功能扩展能力, 其内核为高性能的36位地址嵌入式PowerPC e500v2, 时钟频率最高可达1.33 GHz;2个增强的三速以太网控制器 (eTSECs) , 支持10/100/1000M以太网/802.3网络协议;可灵活配置的高速缓冲存储器和可提供最大16G字节的主内存的内存控制器;32 bit PCI控制器, 支持66 MHz的速率。与上一代PowerPC相比较, MPC8568E在芯片的内部集成了用于实现复杂协议处理的QUICC机和与IPSec应用相关的用于实现安全的安全机 (SEC enginee) 。
2 设计与实现
图1为高性能通信处理器模块的实现框图, 该模块主要完成了以下功能:系统存储、10/100/1000M以太网接口、与IPSec应用相关的基于硬件的加密及解密功能、串口驱动器以及通过板间连接器实现的ATM、POS、以太网、PCI总线等的扩展功能。
2.1高性能通信处理器模块的设计
MPC8568E是高性能通信处理器模块的主要芯片, 所以它的外围芯片的选型及连接设计至关重要。MPC8568E的外部存储器件包括Micron公司的SDRAM存储器、DDR2 SDRAM存储器及Intel公司的flash。MPC8568E采用66 MHz外部时钟, 内核工作时钟频率不小于1.0 GHz。SDRAM存储器挂接在MPC8568E的LOCAL总线, 总线数据宽度为32位, 主要完成数据的存储功能;DDR2 SDRAM存储器挂接在MPC8568E的DDR2 SDRAM控制总线上, 总线数据宽度为64位, 具有8位的ECC数据控制功能, 主要完成数据的存储及实现QUICC机相关功能应用所需的表存储功能;64 MB的FLASH存储器, 用于存储操作系统内的引导程序、存储操作系统内核和数据掉电保存等功能。
MPC8568E的QUICC机外接MARVELL公司的88E1111 10/100/1000M以太网PHY芯片, 可实现千兆以太网的接口功能。其他的ATM、POS、PCI总线等的扩展功能主要通过板间连接器实现。
2.2QUICC机实现10/100/1000M以太网口
QUICC机是MPC8568E内部集成的功能模块, 它是通用的通信集合体, 集成了多个通信外围控制器, 可提供在线系统设计并能够满足多种应用需求, 特别是在通信与网络系统中得到了广泛的应用。通过系统片上 (SoC) 设计方法来实现设计结构的可扩展性。QUICC机应用SoC设计方法能够方便地应用在多种产品中, 而只需设置不同的配置参数。应用多RISC内核扩展因子能够同时运行多个任务。而且由于它的频率及技术上具有可扩展性, 因此它的性能可随着应用需求进行变化。
此外, QUICC 机能够配置为单一RISC或双RISC通信处理机。对于较高性能的接入可配置为双RISC通信机而且也可以扩展到多RISC结构。
QUICC机内部包含了如图2所示的2个同样的组, 每个组包含4个UCC。这2个组都可由RISC机控制。公共的多用户RAM可用于存储RISC机的参数, 每个RISC有一个与其相联系的ROM, 包含代码映像, 通过指令RAM可有选择地用于运行附加代码。QUICC机主要包括:可支持256个通道的MCC;8个通用通信控制器 (UCCs) , 支持以太网、UART、ATM、HDLC、QMC;2个UTOPIA/POS-PHY L2控制器 (UPC) ;2个SPI控制器以及8 TDMs的时槽分配器 (TSA) 及串行接口 (SI) 等。
由于版面的限制, 本节主要对通过配置QUICC机模块并外接88E1111实现的10/100/1000M以太网接口功能进行详细的介绍。图3为以太网的数据流框图, 无论发送和接收方向的数据都主要流经3个模块:Data Buffer、 UCC Virtual FIFO和physical port。数据流经过QUICC机UCC的路径需要将UCC配置为以太网的协议类型。其具体配置方法如下。
① 设置必要的默认参数。
包括maxFrameLength、numQueuesTx、numQueuesRx、typeOrLen、minFrameLength、vlanType、vlanTci、maxRxBufLength等寄存器的设置, 例如maxFrameLength代表最大帧长度寄存器, 通常将此值设为1 518;vlanType代表VLAN类型, 建议设置为0x8100;
② 设置buffer descriptor (BD) 。
最好设成标准的以太网格式, 以TxBD为例, 前16 bit代表BD的状态, 中间16个bit代表数据长度, 最后32个bit代表传送数据缓存区的指针;
③ 设置寄存器的初始化参数及RAM区参数。
包括GUEMR、UPSMR、MACCFG1、MACCFG2、IPGIFG、HAFDUP、MIIMCFG、CECDR、CECR、SQPTR、TSTATE、RQPTR、MRBLR、MFLR、MINFLR、RBDQPTR等寄存器, 例如GUEMR控制UCC是工作在快速模式还是慢速模式, 此寄存器中的第7位是URMODE, 代表UCC接收模式, 设置为0时, 代表UCC接收被配置为低速协议, 设置为1时, 代表被配置为低速协议, 此寄存器中的第8位是UTMODE, 代表UCC发送模式, 设置同URMODE; SQPTR, 代表Base address of the send queue memory region , 此值需根据Tx buffer descriptor的需要进行设置;MRBLR, 代表Maximum receive buffer length, 通常将此值设为1 536;
④ 初始化并行口。
此步骤是通过配置CPDIR1E、CPDIR2E、CPODRE、CPPAR1E、CPPAR2E等寄存器来实现。例如CPDIR1E的比特位分别为DIR0至DIR15, 通过对这些比特位的设置来达到并行口初始化的目的;
⑤ 使能并进行数据的发送和接收, 此步骤通过设置GUMR寄存器来实现。
GUMR的第27位和第28位分别是ENR和ENT, 将这两位置1即可。另外还可以通过将GUMR的DIAG位置1来设置环回。
3结束语
高性能通信处理器的处理速度较快并且支持多种通信协议接口, 为下一代网络技术的实现提供了通用的系统平台, 本设计采用MPC8568E实现了高性能通信处理器模块, 提供了多种通信接口, 充分应用了其内部集成模块的功能, 发挥了MPC8568E优秀的通信控制和处理能力, 为今后实现更为复杂的协议处理系统及网络互连互通设计提供了方便, 缩短了设备的研发周期。目前, 本设计已在工程中得到应用, 工作稳定可靠。
摘要：MPC8568E是FreeScale公司生产的PowerQUICCIII通信处理器, 它内部集成了高性能嵌入式PowerPC核, 与IPSec应用相关的用于实现安全的安全机, 实现复杂协议处理的QUICC机以及丰富的外部设备连接资源, 用于满足下一代网络应用对高性能通信处理器的需求, 适用于高端通信及网络产品的控制应用。首先描述了MPC8568E的主要硬件特性, 介绍了采用MPC8568E通信处理器来设计的一种通用的高性能通信处理器模块, 并重点介绍了使用QUICC机模块实现的10/100/1000M以太网接口。
关键词：MPC8568E,QUICC机,IPSec
参考文献
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