專利名稱：基于龍芯2f cpu的單板計算機及其復(fù)位管理和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單板計算機，具體涉及一種基于龍芯2F CPU的單板計算機及其復(fù)位管理和使用方法。
背景技術(shù)：
目前，在高能物理實驗的控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中，廣泛采用具有VME(VersaModule Eurocard)總線接口的單板計算機作為系統(tǒng)的前端節(jié)點。一般來說，這些前端節(jié)點部署于實驗現(xiàn)場，工作在較為惡劣的環(huán)境中，要求單板計算機具有高穩(wěn)定性，長壽命的特點。同時由于環(huán)境對功耗的限制，要求這些單板計算機有很高的性能功耗比。由于使用數(shù)量較大，對于前端節(jié)點的成本也有較多的限制。目前在高能物理實驗中所使用的單板計算機都是基于PowerPC和X86架構(gòu)的CPU構(gòu)建。這些單板計算機一般都有價格較高，維
修周期長等缺點?，F(xiàn)有的龍芯2F CPU是中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所研制的通用CPU，具有較高的性能功耗比及性價比。然而目前龍芯系列CPU如何被產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用成為本領(lǐng)域亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種龍芯2F CPU在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中的解決方案，能夠節(jié)約高能物理實驗建造與運行維護的成本。本發(fā)明涉及一種基于龍芯2F CPU的單板計算機，包括龍芯2F CPU、DDR2內(nèi)存模塊、VME總線接口模塊、千兆網(wǎng)絡(luò)模塊、MINI PCI插槽、復(fù)位管理電路、系統(tǒng)時鐘源與PCI時鐘源、電源模塊、固件FLASH電路、實時時鐘、看門狗電路、8位DIP開關(guān)、I2C總線接口電路和串口以及外設(shè)，其中龍芯2F CPU通過PCI總線與千兆網(wǎng)絡(luò)模塊、MINI PCI插槽和VME總線接口模塊相連接；實時時鐘、看門狗電路、8位DIP開關(guān)、12C總線接口電路以及所述的串口及外設(shè)通過L0CAL_I0接口與龍芯2F CPU相連接；龍芯2F CPU通過VME總線接口模塊與VME總線接插件相耦合。本發(fā)明還同時提供上述的基于龍芯2F CPU的單板計算機的實現(xiàn)復(fù)位管理的方法，其中的電源模塊的各供電電壓通過比較器與標(biāo)準(zhǔn)電壓相比較；當(dāng)所述的供電電壓達(dá)到所述的標(biāo)準(zhǔn)電壓的90%以上時，給出相應(yīng)電壓就緒信號*_0K，對于有上電順序控制要求的電壓等級，將上一級電壓就緒信號接入下一級電壓使能控制端子；最后一級電壓就緒信號與所述的手工復(fù)位信號、所述的軟件控制的復(fù)位信號、根據(jù)跳線選擇的所述的VME總線復(fù)位信號線與后作為復(fù)位控制信號提供給所述的復(fù)位控制電路；當(dāng)所述的復(fù)位控制信號為低電平時，觸發(fā)所述復(fù)位控制電路去抖動后輸出全局復(fù)位信號，并保持至少120ms。本發(fā)明還提供上述的基于龍芯2F CPU的單板計算機在高能物理實驗中的使用方法，單板計算機插在VME機箱的任一槽中時，能夠作為數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中的前端數(shù)據(jù)獲取計算機，接受上位計算機的指令；或者完成對其它VME插件的配置、控制其它VME插件的運行、讀取實驗數(shù)據(jù)、對實驗數(shù)據(jù)檢查數(shù)據(jù)完整性，進行在線修正，完成在線封裝后，打包后發(fā)往上位計算機；或作為控制系統(tǒng)中的前端控制計算機，接收上位計算機及其它前端控制計算機的設(shè)定、指令及數(shù)據(jù)；完成對其他插件的配置；讀取反饋變量；完成閉環(huán)控制、開環(huán)控制或程序控制運算；設(shè)定控制變量；將控制變量及反饋變量發(fā)往上位計算機及其他前端控制計算機?？梢宰鳛闇y試插件，插在VME總線機箱中除第一槽的任一槽中，通過程序，模擬仿真特定VME插件的功能，通過網(wǎng)絡(luò)或者串口接收上位計算機的配置，接受VME機箱內(nèi)其他單板計算機的訪問，產(chǎn)生仿真數(shù)據(jù)，測試系統(tǒng)功能和性能。作為協(xié)處理插件，插在VME總線機箱中除第一槽的任一槽中，通過網(wǎng)絡(luò)或者串口 接收VME機箱內(nèi)其他插件的訪問，利用板載的龍芯2F CPU處理其他插件寫入的數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)及VME總線輸出處理結(jié)果。本發(fā)明還提供基于龍芯2F CPU的單板計算機在高能物理實驗中的使用方法。本發(fā)明通過上述技術(shù)方案實 現(xiàn)龍芯2F CPU的單板計算機在高能物理試驗中的使用，從而解決龍芯2F CPU大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化問題，具有高的性能、低的成本、低功耗的優(yōu)點。


圖I為本發(fā)明的單板計算機的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的單板計算機與傳統(tǒng)單板計算機的效果比較示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明應(yīng)用在高能物理實驗數(shù)據(jù)及控制系統(tǒng)的單板計算機進行詳細(xì)說明。本發(fā)明的單板計算機的硬件包括，龍芯2F CPUUDDR2內(nèi)存模塊2、VME總線接口模塊3、千兆網(wǎng)絡(luò)模塊4、MINI PCI插槽5、復(fù)位管理電路6、系統(tǒng)時鐘源與PCI時鐘源7、電源模塊8、固件FLASH電路9、實時時鐘10、看門狗電路11、8位DIP開關(guān)12、I2C總線接口電路13、串口及外設(shè)14。本發(fā)明的單板計算機的龍芯2F CPUl通過PCI總線15與千兆網(wǎng)絡(luò)模塊4、MINIPCI插槽5和VME總線接口模塊3相連接。本發(fā)明的單板計算機的龍芯2F CPUl通過L0CAL_I0接口 16與實時時鐘10、看門狗電路11、8位DIP開關(guān)12、I2C總線接口電路13、串口及外設(shè)14相連。本發(fā)明中的單板計算機依賴于通過VME總線接插件從VME總線+5V供電。電源模塊8將+5V轉(zhuǎn)換為+3. 3V，+2. 5V，+1. 8V，+1. 2V，+0. 9V。各供電電壓通過比較器與標(biāo)準(zhǔn)電壓相比較，通過打開集電極電路和分壓上拉電路輸出相應(yīng)電壓就緒信號*_0K。電壓就緒信號*_0Κ包括3. 3V_0K，2. 5V_0K, I. 8V_0K, I. 2V_0K,0. 9V_0K。當(dāng)供電電壓小于閾值電壓時，比較器輸出高電平，導(dǎo)通集電極電路，拉低電壓就緒信號。當(dāng)供電電壓大于閾值電壓時，比較器輸出低電平，關(guān)閉集電極電路，將+5V VME供電電壓通過分壓后的+3. 3V輸出給相應(yīng)電壓就緒信號。閾值電壓為相應(yīng)供電電壓標(biāo)準(zhǔn)值的80%-95%，優(yōu)選的為90%以上。對于有上電順序控制要求的電壓等級，將上一級電壓就緒信號接入下一級電壓使能控制端子。本發(fā)明的單板計算機的DDR2內(nèi)存模塊2包括SO-DMM內(nèi)存插槽及DDR2內(nèi)存條，DDR2內(nèi)存條通過SO-DIMM內(nèi)存插槽與龍芯2F CPUl相連接。引導(dǎo)軟件可以通過I2C總線接口電路13讀取內(nèi)存條中的配置信息，從而可以自適應(yīng)不同的內(nèi)存條種類。
本發(fā)明的單板計算機的VME總線接口模塊包括UNIVERSE II PCI-VME總線橋，VME總線驅(qū)動電路，VME總線插槽，PCI總線電壓轉(zhuǎn)換電路，其中UNIVERSE II PCI-VME總線橋通過PCI總線電壓轉(zhuǎn)換電路與PCI總線15相連接，通過VME總線驅(qū)動電路與VME總線插槽相連接。PCI-VME橋接芯片的VME側(cè)地址和數(shù)據(jù)總線信號通過帶3態(tài)輸出的總線收發(fā)器連接到VME總線背板接插件，控制信號通過總線緩沖器與VME總線背板接插件相連。信號的輸入/輸出方向由PCI-VME橋接芯片配置。VME總線背板接插件包括2個5排160引腳端子。該5排160引腳端子電氣設(shè)計成與3排96引腳端子電氣兼容，以提供對不同VME機箱的兼容性。VME總線接插件用于連接本發(fā)明的單板計算機和VME背板總線。本發(fā)明的單板計算機的千兆網(wǎng)絡(luò)模塊4包括網(wǎng)絡(luò)控制器、隔離變壓器、RJ45接口，網(wǎng)絡(luò)控制器與PCI總線15直接相連接，通過隔離變壓器與RJ45接口相連接。本發(fā)明的單板計算機的復(fù)位管理電路6的輸入有電壓就緒信號，通過跳線選擇的VME總線復(fù)位信號，手動復(fù)位信號，軟件復(fù)位信號。電壓就緒信號與手工復(fù)位信號BUTT0N_
RESET#，軟件控制的復(fù)位信號CPU_RESET#，跳線選擇的VME總線復(fù)位信號VME_L0CAL_RESET#,線與后作為復(fù)位控制信號RESET_C0NTR0L#提供給復(fù)位控制電路。當(dāng)RESET_CONTROL#為低電平會觸發(fā)復(fù)位控制電路，觸發(fā)復(fù)位控制電路去抖動后輸出全局復(fù)位信號GL0BAL_RESET#,并保持至少120ms。當(dāng)本發(fā)明的單板計算機作為VME總線控制器時，全局復(fù)位信號GL0BAL_RESET#低有效時觸發(fā)VME總線復(fù)位信號SYS_RESET#，當(dāng)不作為系統(tǒng)控制器時，VME總線復(fù)位信號SYS_RESET#低有效時，觸發(fā)板上全局復(fù)位信號GL0BAL_RESET#。本發(fā)明的單板計算機的系統(tǒng)時鐘源與PCI時鐘源7中的系統(tǒng)時鐘源負(fù)責(zé)給CPU提供系統(tǒng)時鐘、DDR2內(nèi)存控制器的時鐘信號。PCI時鐘源負(fù)責(zé)給龍芯2fCPUl的PCI控制器以及各個PCI設(shè)備提供相位同步的時鐘信號?？梢酝ㄟ^跳線配置時鐘頻率，以增強對惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力。更可以在時鐘的源端串接15-40歐姆的電阻，以消除信號反射。龍芯2F CPUl通過L0CAL_I0接口 16與固件FLASH電路9、實時時鐘10、看門狗電路11、8位DIP開關(guān)12、I2C接口電路13、串口及外設(shè)14相連。系統(tǒng)上電復(fù)位后，由固件FLASH內(nèi)存儲的二進制代碼引導(dǎo)系統(tǒng)。固件FLASH通過SMT插槽安裝在電路板上，并提供在線擦寫。除了存儲二進制引導(dǎo)代碼，還可以存儲啟動時的配置參數(shù)，如啟動設(shè)備、啟動參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)mac地址、ip地址等。系統(tǒng)通過串口提供操作終端接口。單板計算機通過實時時鐘10及看門狗電路11，在上電時和運行期間定時獲取時間信息，定期復(fù)位看門狗電路，檢測系統(tǒng)運行情況，防止系統(tǒng)死機。系統(tǒng)在上電初始化讀取DIP開關(guān)的值，并以該值配置MAC或者IP地址的最后8位，作為單板計算機的系統(tǒng)標(biāo)志，區(qū)分不同的單板計算機，也可以在單板計算機發(fā)生故障的時候方便更換。除了讀取DDR2內(nèi)存條參數(shù)，I2C接口電路還可以用來集成溫度傳感器，監(jiān)測關(guān)鍵部件和機箱的溫度，其通過外接具有I2C接口的溫度傳感器來實現(xiàn)。龍芯2F CPU單板計算機通過自身的VME總線接插件插在VME機箱中，龍芯2F CPU單板計算機采用VME6U和VME9U外形設(shè)計。本發(fā)明中的單板計算機，可以滿足高能物理實驗數(shù)據(jù)獲取及控制系統(tǒng)對前端單板計算機的要求。作為數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中的前端計算機可以通過以太網(wǎng)接收上位機發(fā)送的指令和數(shù)據(jù)，或者將接收到的數(shù)據(jù)根據(jù)要求檢查數(shù)據(jù)完整性，進行在線修正，完成在線封裝；或者完成對其它VME插件的配置；控制其它VME插件的運行；讀取實驗數(shù)據(jù)；對實驗數(shù)據(jù)檢查打包后通過網(wǎng)絡(luò)及串口發(fā)往上位計算機。
作為控制系統(tǒng)中的前端控制計算機，插在VME總線機箱中任一槽中，作為控制系統(tǒng)中的前端控制計算機，可以接受上位計算機及其它前端控制計算機的設(shè)定、指令及數(shù)據(jù)，將接收到的數(shù)據(jù)根據(jù)要求檢查數(shù)據(jù)完整性，進行在線修正，完成在線封裝；完成對其他VME插件的配置；讀取反饋變量；完成閉環(huán)控制、開環(huán)控制或程序控制運算；設(shè)定控制變量；控制其它VME插件的運行、讀取實驗數(shù)據(jù)、對實驗數(shù)據(jù)檢查打包、將控制變量及反饋變量發(fā)往上位計算機及其他前端控制計算機。本發(fā)明中的單板計算機，可以作為測試插件，插在VME總線機箱中除第一槽的任一槽中，通過程序，模擬仿真特定VME插件的功能，通過網(wǎng)絡(luò)或者串口接收上位計算機的配置，接受VME機箱內(nèi)其他單板計算機的訪問，產(chǎn)生仿真數(shù)據(jù)，測試系統(tǒng)功能和性能。本發(fā)明中的單板計算機，可以作協(xié)處理插件，插在VME總線機箱中除第一槽的任一槽中，，通過網(wǎng)絡(luò)或者串口接收VME機箱內(nèi)其他插件的訪問，利用板載的龍芯2F CPU處理其他插件寫入的數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)及VME總線輸出處理結(jié)果。本發(fā)明中的單板計算機插在VME機箱中除第一槽的任一槽中，通過軟件配置PCI-VME總線橋參數(shù)及所述的龍芯2FCPU1內(nèi)置的PCI總線控制器的參數(shù)；將VME總線地址空間映射到板載的所述的DDR2模塊2地址空間，響應(yīng)VME A16，A24，A32地址空間的訪問，完成Sbit到64bit寬度的數(shù)據(jù)讀寫，將所述單板計算機配置為VME從設(shè)備時，通過程序配置PCI-VME總線橋寄存器產(chǎn)生1-7級VME總線中斷信號。此時，VME總線復(fù)位信號引發(fā)所述單板計算機全局復(fù)位信號。本發(fā)明中的單板計算機插在VME機箱的第一槽位時，由跳線或者軟件程序配置為VME總線控制器，，如果是插在第一槽位，配置成VME總線控制器，所述單板計算機全局復(fù)位時引發(fā)VME總線復(fù)位信號，如果不是插在第一槽位，則不配置成VME總線控制器；VME總線復(fù)位信號引發(fā)所述單板計算機全局復(fù)位信號。作為總線控制器，該節(jié)點可以按照優(yōu)先級仲裁或者循環(huán)仲裁的方式完成總線仲裁。當(dāng)所述單板計算機插在VME機箱中的任意槽中時，該單板計算機被配置成VME總線主設(shè)備，通過軟件配置PCI-VME總線橋寄存器，將VMEA16，VMEA24，或者VMEA32總線地址空間映射到PCI地址空間，通過配置龍芯2F內(nèi)置的PCI控制器寄存器，將相應(yīng)的PCI地址空間映射到CPU物理地址空間，內(nèi)核態(tài)程序可以通過訪問CPU物理地址空間訪問VME地址空間，通過配置頁表，將CPU物理地址空間映射到程序地址空間，用戶態(tài)程序可以通過本程序的程序空間直接訪問VME地址空間；對VME從設(shè)備完成8bit到64bit數(shù)據(jù)寬度的讀寫。完成VME從設(shè)備的配置，數(shù)據(jù)的發(fā)送和讀取。該節(jié)點還可以作為VME從設(shè)備，將VME總線的A16，A24，或者A32空間映射到板載DDR2內(nèi)存物理空間，接受來自于VME總線的8bit到64bit數(shù)據(jù)寬度的讀寫。當(dāng)本發(fā)明中的單板計算機作為VME總線主設(shè)備時，產(chǎn)生或者響應(yīng)VME總線1_7級中斷信號。該節(jié)點可以作為主設(shè)備，發(fā)起塊讀或?qū)憘鬏?。正常情況下，該節(jié)點的塊傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)為預(yù)先軟件預(yù)先設(shè)定好的固定字節(jié)數(shù)。在塊傳輸中，如果從設(shè)備發(fā)生異常，則發(fā)出VME總線BUS_ERR0R信號，非正常結(jié)束該次塊傳輸。該節(jié)點也可以通過軟件配置為能接受以VME總線上BUS_ERR0R信號為結(jié)束的多塊從設(shè)備的鏈?zhǔn)綁K傳輸。在這種模式下，本發(fā)明中的單板計算機作為VME主設(shè)備預(yù)先不知道塊傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)。參與傳輸?shù)淖詈笠粔K從設(shè)備在完成傳輸后，發(fā)出BUS_ERR0R信號作為傳輸完成的標(biāo)志信號。在這種模式下,按照傳輸正常完成處理。傳輸正常結(jié)束或者非正常結(jié)束后，PCI-VME總線橋都要給CPU發(fā)送中斷信號。 本發(fā)明的單板計算機采用龍芯2F CPUl，具有VME64總線接口。提供比目前使用的單板計算機更高的性能，較低的功耗，可以提升高能物理實驗的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)及控制系統(tǒng)中前端節(jié)點的性能功耗比，大幅度降低數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的建造成本。圖2所示，龍芯2F CPU的計算性能比目前在高能物理數(shù)據(jù)獲取及控制系統(tǒng)中所使用的前端單板計算機的CPU性能高，功耗低。本發(fā)明采用nbench CPU測試程序集對其進行了性能測試。內(nèi)存性能指數(shù)為3. 208，整數(shù)運算性能指數(shù)為5. 380，浮點運算性能為4. 778。明顯優(yōu)于高能物理試驗?zāi)壳八褂玫腃PU的上述性能。本發(fā)明中的單板計算機通過IOM/1OOM/1000M網(wǎng)絡(luò)接口、VME總線進行在線固件更新。本發(fā)明的優(yōu)點在于1.通過將龍芯2F CPU與PCI-VME總線橋相結(jié)合，實現(xiàn)了基于龍芯2f CPU的具有VME總線接口模塊3的單板計算機。2.該單板計算機可以作為VME總線控制器，VME總線主設(shè)備，VME總線從設(shè)備。3.該單板計算機具有高性能，低功耗，低成本的優(yōu)勢。本發(fā)明中所涉及的單板計算機，外形采用VME 6U和9U尺寸設(shè)計,通過自身的VME總線接插件插在VME機箱中。本發(fā)明設(shè)計的基于龍芯2F CPU的單板計算機，提供了在高能物理實驗中常用的VME總線接口，能夠較好地完成高能物理實驗中對于前端計算機的要求，將能夠大幅度降低數(shù)據(jù)獲取和控制系統(tǒng)建造和維護成本，提供很高的性能功耗比。同時也為龍芯2F CPU的實用提供了一個很好的解決方案。該單板計算機也可以推廣到軍工，工業(yè)領(lǐng)域使用。以上所述，僅為本發(fā)明較佳具體實施例的詳細(xì)說明與圖式，本發(fā)明的特征并不局限于此，本發(fā)明的所有范圍應(yīng)以下述的范圍為準(zhǔn)，凡符合于本發(fā)明權(quán)利要求保護范圍的精神與其類似變化的實施例，皆應(yīng)包含于本發(fā)明的范疇中，任何熟悉該項技藝者在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，可輕易思及的變化或調(diào)整皆可涵蓋在以下本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于龍芯2F CPU的單板計算機，其特征在于，包括龍芯2F CPU(1)、DDR2內(nèi)存模塊(2 )、VME總線接口模塊(3 )、千兆網(wǎng)絡(luò)模塊(4 )、MINI PCI插槽(5 )、復(fù)位管理電路(6 )、系統(tǒng)時鐘源與PCI時鐘源(7 )、電源模塊(8 )、固件FLASH電路(9 )、實時時鐘(10 )、看門狗電路(11)、8位DIP開關(guān)(12)、I2C總線接口電路(13)和串口以及外設(shè)(14)，其中， 所述的龍芯2F CPU通過PCI總線(15)與所述的千兆網(wǎng)絡(luò)模塊(4)、所述的MINI PCI插槽(5)和VME總線接口模塊(3)相連接； 所述的實時時鐘(10)、所述的看門狗電路(11)、所述的8位DIP開關(guān)(12)、所述的I2C總線接口電路(13)以及所述的串口及外設(shè)通過LOCAL-_IO接口( 16)與所述的龍芯2F CPU(O相連接； 所述的龍芯2F CPU (I)通過所述的VME總線接口模塊(3)與VME總線接插件相耦合。
2.如權(quán)利要求I所述的單板計算機，其特征在于所述的DDR2內(nèi)存模塊(2)包括SO-DIMM內(nèi)存插槽及DDR2內(nèi)存條，DDR2內(nèi)存條通過SO-DIMM內(nèi)存插槽與所述的龍芯2F CPU(1)相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的單板計算機，其特征在于所述的單板計算機通過自身的VME總線接插件插在VME機箱中。
4.如權(quán)利要求1所述的單板計算機，其特征在于所述的單板計算機采用VME6U和VME 9U外形設(shè)計。
5.如權(quán)利要求1所述的單板計算機，其特征在于所述的VME總線接口模塊(3)包括UNIVERSE II PCI-VME總線橋，VME總線驅(qū)動電路，接插件，PCI總線電壓轉(zhuǎn)換電路，其中UNIVERSE II PCI-VME總線橋通過PCI總線電壓轉(zhuǎn)換電路與PCI總線(15)相連接，通過VME總線驅(qū)動電路與VME總線接插件相連接.。
6.如權(quán)利要求I所述的單板計算機，其特征在于所述的千兆網(wǎng)絡(luò)模塊(4)包括網(wǎng)絡(luò)控制器、隔離變壓器、RJ45接口，網(wǎng)絡(luò)控制器與PCI總線(15)直接相連接，通過隔離變壓器與RJ45接口相連接。
7.如權(quán)利要求I所述的單板計算機，其特征在于所述單板計算機通過跳線配置所述的系統(tǒng)時鐘源和PCI時鐘源(7)的頻率，以適應(yīng)不同的工作環(huán)境。
8.如權(quán)利要求I所述的單板計算機，其特征在于所述復(fù)位管理電路(6)的輸入有電壓就緒信號，手動復(fù)位信號，軟件復(fù)位信號和通過跳線選擇的VME總線復(fù)位信號。
9.如權(quán)利要求7所述的單板計算機，其特征在于所述的系統(tǒng)時鐘源與PCI時鐘源(7)中的系統(tǒng)時鐘源負(fù)責(zé)給CPU提供系統(tǒng)時鐘、DDR2內(nèi)存控制器的時鐘信號；PCI時鐘源負(fù)責(zé)給所述的龍芯2F CPU (1)的PCI控制器以及各個PCI設(shè)備提供相位同步的時鐘信號。
10.如權(quán)利要求1所述的單板計算機，其特征在于所述的固件FLASH電路(9)通過SMT插槽安裝在電路板上，并提供在線擦寫。
11.如權(quán)利要求1所述的單板計算機，其特征在于所述單板計算機在上電時和運行期間定時獲取時間信息，定期復(fù)位所述的看門狗電路(11)。
12.—種如權(quán)利要求1至11任一所述的單板計算機的實現(xiàn)復(fù)位管理的方法，其特征在于所述電源模塊(8)的各供電電壓通過比較器與標(biāo)準(zhǔn)電壓相比較；當(dāng)所述的供電電壓達(dá)到所述的標(biāo)準(zhǔn)電壓的90%以上時，給出相應(yīng)電壓就緒信號*_0K，對于有上電順序控制要求的電壓等級，將上一級電壓就緒信號接入下一級電壓使能控制端子；最后一級電壓就緒信號與所述的手工復(fù)位信號、所述的軟件控制的復(fù)位信號、根據(jù)跳線選擇的所述的VME總線復(fù)位信號線與后作為復(fù)位控制信號提供給所述的復(fù)位控制電路；當(dāng)所述的復(fù)位控制信號為低電平時，觸發(fā)所述復(fù)位控制電路去抖動后輸出全局復(fù)位信號，并保持至少120ms。
13.—種如權(quán)利要求I至11任一所述的單板計算機在高能物理實驗中的使用方法，其特征在于所述單板計算機插在VME機箱的任一槽中時，能夠作為數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)中的前端數(shù)據(jù)獲取計算機，接受上位計算機的指令及配置；或者完成對其它VME插件的配置、控制其它VME插件的運行、讀取實驗數(shù)據(jù)、對實驗數(shù)據(jù)檢查數(shù)據(jù)完整性，進行在線修正，完成在線封裝后，打包后發(fā)往上位計算機；或作為控制系統(tǒng)中的前端控制計算機，接收上位計算機及其它前端控制計算機的設(shè)定、指令及數(shù)據(jù)；完成對其他插件的配置；讀取反饋變量；完成閉環(huán)控制、開環(huán)控制或程序控制運算；設(shè)定控制變量；將控制變量及反饋變量發(fā)往上位計算機及其他前端控制計算機。
14.如權(quán)利要求13所述的使用方法，其特征在于所述單板計算機作為測試插件，插在VME機箱除第一槽的任一槽中，模擬仿真特定VME插件，接收上位計算機的配置，接受所述的VME機箱內(nèi)其他單板計算機的訪問，產(chǎn)生仿真數(shù)據(jù)，測試系統(tǒng)性能。
15.如權(quán)利要求13所述的使用方法，其特征在于所述單板計算機插在VME機箱除第一槽的任一槽中，作為協(xié)處理插件，接受所述的VME機箱內(nèi)其他插件的訪問，處理其他插件寫入的數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)及VME總線輸出處理結(jié)果。
16.如權(quán)利要求13所述的使用方法，其特征在于，所述單板計算機作為VME總線控制器，作為數(shù)據(jù)獲取或者控制系統(tǒng)中前端控制計算機使用時，將所述的單板計算機插在VME機箱第一槽，通過跳線或者程序配置，配置為VME總線控制器，完成VME總線請求的優(yōu)先級仲裁或者循環(huán)仲裁；或 將所述的單板計算機插在VME機箱中的任一槽中，作為VME總線主設(shè)備，通過軟件配置PCI-VME總線橋寄存器，將VME A16、VME A24、VME A32總線地址空間映射到PCI地址空間，通過配置所述的龍芯2F CPU (I)內(nèi)置的PCI控制器寄存器，將相應(yīng)的PCI地址空間映射到CPU物理地址空間，內(nèi)核態(tài)程序可以通過訪問CPU物理地址空間訪問VME地址空間，通過配置頁表，將CPU物理地址空間映射到程序地址空間，用戶態(tài)程序可以通過本程序的程序空間直接訪問VME地址空間；完成8bit到64bit寬度的數(shù)據(jù)讀寫。
17.如權(quán)利要求13所述的使用方法，其特征在于所述單板計算機作為測試插件或者協(xié)處理插件時，執(zhí)行以下步驟將所述單板計算機插在VME機箱中除第一槽的任一槽中，通過軟件配置PCI-VME總線橋參數(shù)及所述的龍芯2FCPU (I)內(nèi)置的PCI總線控制器的參數(shù)；將VME總線地址空間映射到板載的所述的DDR2模塊(2)地址空間，響應(yīng)VME A16，A24，A32地址空間的訪問，完成Sbit到64bit寬度的數(shù)據(jù)讀寫，將所述單板計算機配置為VME從設(shè)備時，通過程序配置PCI-VME總線橋寄存器產(chǎn)生1-7級VME總線中斷信號。
18.如權(quán)利要求16所述的使用方法，其特征在于當(dāng)所述單板計算機插在VME總線機箱第一槽時，所述單板計算機全局復(fù)位時引發(fā)VME總線復(fù)位信號；當(dāng)所述單板計算機插在VME總線機箱除第一槽的其他槽位時，VME總線復(fù)位信號引發(fā)所述單板計算機全局復(fù)位信號。
19.如權(quán)利要求1所述的使用方法，其特征在于所述的單板計算機通過所述的8位DIP開關(guān)(12)配置MAC或IP地址的最后8位,作為所述的單板計算機的系統(tǒng)標(biāo)志。
20.如權(quán)利要求I所述的使用方法，其特征在于所述單板計算機通過所述的I2C接口電路(13)，外接具有I2C接口的溫度傳感器，監(jiān)控關(guān)鍵器件和機箱溫度。
21.如權(quán)利要求I所述的使用方法，其特征在于所述單板計算機通過所述的實時時鐘(10)及所述的看門狗電路(11)，在上電時和運行期間定時獲取時間信息，定期復(fù)位所述的看門狗電路，檢測系統(tǒng)運行情況，防止系統(tǒng)死機。
22.如權(quán)利要求I所述的使用方法，其特征在于所述單板計算機通過10M/100M/1000M網(wǎng)絡(luò)接口、VME總線進行在線固件更新。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于龍芯2F CPU的單板計算機及其復(fù)位管理和使用方法，該單板計算機包括龍芯2F CPU、DDR2內(nèi)存模塊、VME總線接口模塊、千兆網(wǎng)絡(luò)模塊、MINI PCI插槽、復(fù)位管理電路、系統(tǒng)時鐘源與PCI時鐘源、電源模塊、固件FLASH電路、實時時鐘、看門狗電路、8位DIP開關(guān)、I2C總線接口電路和串口以及外設(shè)，其中龍芯2F CPU通過PCI總線與千兆網(wǎng)絡(luò)模塊、MINI PCI插槽和VME總線接口模塊相連接，與VME總線接插件相耦合；實時時鐘、看門狗電路、8位DIP開關(guān)、I2C總線接口電路以及所述的串口及外設(shè)通過LOCAL_IO接口與龍芯2F CPU相連接。本發(fā)明通過上述設(shè)計解決了龍芯2F CPU大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化問題，具有高的性能、低的成本、低功耗的優(yōu)點。
文檔編號G06F1/24GK102880235SQ201210265128
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者莊建, 朱科軍, 初元萍, 金大鵬, 胡磊, 顧旻皓 申請人:中國科學(xué)院高能物理研究所