PC104工业控制计算机在国内嵌入式应用领域占据了较大的市场份额。但是,国内PC104产品的核心集成电路,如处理器和芯片组等,全部依赖进口。研究开发高性能工业控制计算机系统芯片,实现核心元器件的自主研制,对提高我国PC104工控系统产品的竞争能力和持续研发能力,具有非常重要的意义。 本文来源于国防“十五”预研课题(项目编号41308010307),作者参与完成了PC104工控系统SoC芯片“龙腾S1”的研制,提出了“龙腾S1”的外设控制器的设计方案,并负责完成了其中键盘控制器、DMA控制器、定时/计数器三个模块的设计。 本论文的主要工作如下: 1、分析了龙腾S1芯片外设控制的功能需求,提出了外设控制器的设计方案和组织结构。 2、分析了键盘通讯标准协议以及键盘控制器的功能,解决了键盘控制器与键盘之间通信的时序匹配问题,完成键盘控制器的设计。 3、完成了DMA控制器的设计,并根据DMA控制器集成于SoC芯片中这一特点,对DMA访存时序进行了优化。 4、分析了计数/定时器的功能以及其支持的各种计数模式,完成了计数/定时器的设计。 5、分别对键盘控制器、DMA控制器、计数/定时器进行了功能仿真验证,并完成了外设控制器的仿真,进而集成于SoC芯片之中完成了原型验证。 目前,“龙腾S1”系统芯片已经成功流片,该芯片集成了486DX2兼容微处理器以及系统控制器和外设控制器、看门狗逻辑等。基于“龙腾S1”芯片的PC104工控机主机单板稳定运行了DOS6.22操作系统和典型应用程序,并在某型号无人机飞行控制系统中顺利完成了应用验证。