战斗机座舱显示是飞行员了解战场态势、攻防信息、本机状态等信息,完成作战任务的重要信息;预警机、战场指挥机的作战任务显示终端是指挥员了解战场环境、指挥作战的主要信息。因此,机载显示系统是新一代航空电子系统实现综合化、数字化和智能化的核心与关键。三维图形显示是机载显示系统的发展方向,而提高图形显示质量、加快图形生成速度是机载显示系统的关键。
可视化系统作为机载导航设备,需要为飞行员或领航员直观地提供三维数字地图导航信息、控制指令、近地告警、进近着陆和地图漫游等显示信息,应具有以下主要功能:1)卫星定位;2)地图导航;3)进近着陆;4)地图漫游;5)数据管理。
根据可视化系统的功能需求,显示平台需要实现高性能的显示处理、大容量的存储、高速的总线等技术。因此在系统设计时,需要进行处理器类型及速度选择、存储器容量选择、输入和输出接口的选择等工作。按照模块化的设计思路,可将显示平台按功能划分为CPU模块、图形加速器模块、存储模块、多功能接口模块和电源模块。
CPU模块主要由以下几个电路组成:处理器电路(选用高性能通用处理器PowerPC7447A)、存储电路、逻辑控制电路、时钟电路、接口电路、复位电路等。
通过以上性能分析,以及在成本、功耗、时钟频率、发展趋势方面具有的内在优势和第三方软件的支持率,我们最终选择了Freescale的PowerPCG4主机处理器中的佼佼者MPC7447A作为CPU的核心处理器。CPU模块采用MPC7447A处理器,工作主频为1GHZ。MPC7447A是PowerPC系列处理器中的第四代高性能的处理器。完成整、浮点数据处理运算以及并行向量运算。单处理器功耗典型情况下为9W。
基于嵌入式处理器PowerPC7447的设计方案
该处理器集成如下功能块:1)高性能、超标量处理器:2)11个独立的执行单元和3组寄存器类;3)kbytes指令Cache和32kbytes数据Cache;4)内部集成512kbytes的L2Cache;5)浮点数据类型有32和164位;6)功耗和热管理单元。
本电路一般由Flash、SDRAM、NVRAM存储器组成,王要完成动、静态数据的存储。Flash用于存储实时操作系统、驱动和应用程序,完成系统的程序加载和启动;SDRAM存储系统运行时的程序和数据;NVRAM存储系统BOOT程序参数和某些上电配置器件的配置数据。
采用FPGA作为可编程控制芯片,实现软件复位、中断、计数器、看门狗定时器、串口、GPIO寄存器、外设的片选译码等。复位电路的设计包括软件复位和硬件复位。软件复位是软件引起CPU复位,可以通过软件写寄存器方式复位CPU,同时驱动底板总线上的复位信号。
需要注意的是模块上电时,FPGA需要配置,在配置过程中应保证其他功能块仍处于复位状态,在设计时把FPGA加载是否完成的信号接到复位芯片的手动复位输入端以保证FPGA加载完成,同时可通过手动复位对模块进行复位。