基于龙芯2F的车载和便携设备系统设计

基于龙芯2F的车载和便携设备系统设计

摘 要：设计了一款基于国产处理器龙芯2F 的嵌入式应用系统，该系统主要面向车载和便携设备。针对车载和便携设备的特点，在芯片选择上主要突出低功耗和稳定性；对直流电源部分进行了优化，提高了整个系统的效率；在系统的调试过程中，采用替代手段消除SM502芯片I2C 逻辑上的bug，使系统支持市场上所有类型的内存条；为使系统的信号完整性达到高频电路的要求，提出了相应的设计方法和流程。

0． 引言

      近年来，车载和便携式多媒体播放设备倍受人们追捧，竞相推出多种设计方案。基于龙芯2F[1，2] （LOONGSON-2F ）处理器的车载和便携设备设计方案主要面向车载娱乐、超移动设备（UMD）、移动Internet 设备（MID）等高性能、低功耗嵌入式领域从事开发和生产的公司企业。该方案采用龙芯2F（LOONGSON-2F ）处理器为控制核心，根据车载和便携设备工作环境和特点，采用SM502 [3]多功能显示控制芯片，它能够支持多种媒体格式，可实现上网、看电视、录制和播放音乐等功能；板载FLASH 和DDR2 内存，可独立引导系统内核工作，利用串口作为系统终端。也可通过板载的通用PCI 和LOCAL BUS 总路线接口进行系统扩展，方便用户进行二次开发，加之CPU 使用国产芯片，具有功耗低、价格低廉的特性，该设计方案具有较高的应用和参考价值。

1． 龙芯2F 处理器的功能与特点

　　本系统采用的龙芯2F（LOONGSON-2F ）处理器，是中国科学院计算技术研究所最新发布的一款64 位MIPSⅢ指令集的通用RISC 微处理器。该处理器在国内首个采用了90nmCMOS 设计工艺，面积为35nm2，典型工作频率800MHz 下实测功耗为4~5W ，最高工作频率可达1G；最高浮点运算速度为每秒40/80 亿次双/单精度浮点运算，片内集成了PCI/PCIX 等IO 控制器，并集成片上二级CACHE、DDR2 内存控制器，非常适合高端嵌入式领域。

2． 系统硬件结构设计

      系统的结构框架如图1 所示。

图 1 车载和便携设备系统结构图

　　 龙芯2F（LOONGSON-2F ）处理器为整个系统的控制中心，并承担所有数据的处理任务。系统通过ICS950220 时钟合成器产生主板上各芯片所需的时钟，同时该芯片带有看门狗功能。系统内存是通过处理器内部集成的DDR2 控制器扩展，考虑到PCB 印制板的面积和访存更高的带宽需求，采用4 片16bit 位宽的内存颗粒方案，内存容量取决于采用颗粒的容量，最大可支持1GB 内存，其工作频率为300MHz 。通过处理器提供的LOCAL BUS 扩展512KB Flash ROM 用于系统BIOS 存储。