本文首先介紹了基于MPC8247的嵌入式電力交換系統的硬件平臺，著重闡述了如何在MPC8247處理器上開發嵌入式電力交換系統，主要包括開發環境的搭建、系統引導模塊U-Boot修改、內核的裁剪和移植，交換軟件SDK移植，應用軟件ZebOS的編譯等。通過電力交換設備(DPN8000)的現場應用，證實該系統具有體積小，功耗低，高帶寬等優點，為電力通信網絡和系統的開發做出了貢獻。

隨著電力通信的發展，電力業務量的增加，對嵌入式電力設備的I／O處理能力有了更高的要求，尤其需要能提供大容量、高速率和高帶寬的語音、數據和視頻業務支撐的嵌入式接入設備，因此，性能高，功耗低的大容量嵌入式電力設備倍受青睞。

Freescale公司生產的PowerPC處理器MPC8247具有集成度高，功耗低和能支持豐富的外圍設備等優點，再搭配IP Infusion的ZebOS(R)軟件，實現了快速通信與高吞吐率的數據處理，有效地提高了網絡的性能、降低了網絡基礎設施的成本并增加了運營商和企業的收益，很好地解決了嵌入式電力通信設備遇到的問題。本文以開發大容量電力光交換設備OLT(DPN8000)為背景，介紹了電力交換系統的硬件設計和嵌入式交換系統系統開發的搭建，重點針對如何實現嵌入式電力交換系統給出解決辦法。

1 硬件平臺的概述

MPC8247板主要包括CPU子系統，其系統框圖如圖1所示。

MPC8247是Freescale公司MPC82XX系列微處理器的一種，主要由G2_LE內核(PowerPC 603e內核的一種)，系統接口單元SIU以及通信處理模塊CPM組成。支持60x總線，其數據線寬為64位，地址線為32位；支持PCI／LOCAL總線，其數據線寬為32位，地址線為32位。PowerPC8247內核工作時鐘最高為400 MHz，CPM工作時鐘最高為200 MHz。外設接口大致如下：

(1)SDRAM：64位256 MB容量，由4片64 MB的MT48LC32M16A2TG組成，使用Local Bus的D[0：63]和A[16：28]。

(2)FLASH：32 MB容量，由2片16 MB的S29GL128N組成，設計中該FLASH工作在WORD模式，使用Local Bus的D[0：31]和A[4：29]。

(3)PCI總線：引出一個32位66 MHz的PCI總線，經過PCI-PCIe橋片PI7C9X10轉換成為PCIe總線，經XMC連接器連接到底板的交換芯片BCM56 338，作為FabrIC芯片的管理端口。

2 嵌入式系統開發環境的搭建

2．1 準備開發環境

通常嵌入Linux的開發分為主機系統和目標系統，他們之間通過網絡接口和串口互連，網口一般用以下載程序和內核映像文件，串口一般作為console控制臺來使用，在主機通過超級終端與目標系統進行命令交互，就像PC的鍵盤和顯示器。

嵌入Linux系統模型如圖2所示。

2．1．1 安裝開發編譯環境

通常主機與目標板的CPU都不相同，需要進行交叉編譯。在本項目中使用了GNU GCC工具鏈。GNUGCC的PowerPC版本需要交叉編譯，所有源代碼可以從FSF的FTP站點。

整個建立過程為：下載源文件、補丁和建立編譯的目錄；建立內核頭文件；建立二進制工具(binutils)；建立初始編譯器(bootstrap gcc)；建立C庫(glibc)；建立全套編譯器(full gcc)。

安裝好之后可以用“which ppc_8xx．gcc”來查找一下產生的目標執行文件在哪里。

2．1．2 配置DHCP

主機系統需要設置DHCP服務器，用于目標系統在采用BOOTP啟動時獲取IP地址。設置之前首先要知道目標系統的MAC地址，同時要保證主機系統安裝了DHCPD服務器。修改虛擬機中／etc／dhcpd．conf配置文件，然后用如下命令重新啟動dhcpd服務：

#／etc／init．d／dhcpd restart

同時啟動dhcpd服務，使主機每次啟動時自動啟動該服務。

2．1．3 配置TFTP服務器

TFTP(簡單文件傳輸協議)服務器用于目標系統從主機系統上獲取可執行的代碼或內核映象文件。

以超級用戶登錄主機系統，編輯下面文件：

#vim／etc／xinetd．conf

去掉下面一行的注釋：

#tftp dgram udp wait root／usr／sbin／tcdp in．tftpd

根目錄下創建tftpboot目錄：

#mkdir tftpboot

將每次編譯好的目標代碼拷貝到該目錄下，在系統服務中啟動TFTPD服務(運行#setup，在“System servICes”中選擇。)然后執行：#service xinetd restart即可。

2．1．4 配置NFS

NFS主要是給目標系統提供一個根文件系統(Root Filesystem)。

首先，編輯配置文件／etc／exporlts：

#vi exports

如果原來不存在，添加一行：

／home／com_target_master*(rw，no_root_squash)

“／home／com_target_master”是根文件系統所在的目錄，“*”允許主機所在網段所有機器訪問。和配置TFTP一樣，在系統服務中啟動NFS服務，重新啟動系統或運行：

#service nfs restart

2．2 目標板FLASH資源分配

對于系統平臺來說，建立良好的FLASH分區是系統成功運行的基本保證。具體FLASH資源分配如表1所示。

3 嵌入式系統開發的實現過程

本文的軟件平臺是基于電力交換設備，DPN8000的開發環境為模型。搭建軟件層次模型如下：

3．1 Linux系統引導模塊uboot

U-Boot是德國DENX軟件中心依照GPL(General Public License)發布的系統引導模塊，支持多種處理器，如ARM系列、PowerPC系列、MIP S系列、X86系列等。根據自己的目標系統修改編輯U-Boot包下的源文件，進行移植，最后編譯U-Boot后生成二進制文件，用于引導系統。

在U-Boot代碼中，主要有關的代碼設置在MYM(uboot)＼cpu＼mpc8260．c的代碼中實現，但是該地址的定義在其平臺說明頭文件中。故增加一個mpc8247平臺——mpc8260ads，在$(u-boot)＼include＼config目錄下增加一個相應平臺配置頭文件說明-mpc8260ads．h，將與硬件有關的配置放在此文件中。對應SDRAM，FLASH等定義如下：

(1)SDRAM的地址設定

#define CFG_OR1 0xF0002900

#define CFG_PSDMR 0xc4322423

以上定義的為SDRAM的地址設定，由MPC8247片選CS1相關的寄存器設定。

(2)FLASH的地址設定

#define CFG_FLASH_BASE 0xfe000000

#define CFG_BR0_PRELIM

CFG_FLASH_BASE | 0x00001801

#define CFG_OR0_PRELIM

CFG_FLASH_BASE | 0x000008C2

以上定義的為FLASH的地址設定，由MPC8247片選CS0相關的寄存器設定。

(3)FPGA地址設定

#define CFG_FPGA_BASE 0xF4500000

#define CFG_BR3_PRELIM CFG_FPGA_BASE| 0x00001801

#define CFG_OR3_PRELIM 0xFFFF8010

以上定義的為FPGA的地址設定，由MPC8247片選CS0相關的寄存器設定。

修改完成后，通過make得到u-boot．bin文件。

3．2 Linux內核的移植

由于嵌入式系統存儲資源有限，精簡內核就顯得尤為重要。建立系統的新內核，最主要的工作就是配置內核參數配置內核文件，進入內核釋放的目錄下執行命令：#make menuconfig會生成新的．config文件。然后執行#make uImage，生成新的uImage，將生成的內核拷貝到tf tp目錄下即可。

使用tftp將內核鏡像文件下載到目標板上，重新引導后，目標板即可成功啟動。

3．3 文件系統的制作

將得到Busybox版本進行解壓，配置和編譯就可以得到想要的文件系統。具體命令如下：

下載一個busybox-1．1．3．tar．gz

#tar xvzf busybox-1．1．3．tar．gz

#cd busybox-1．1．3

#make defeonfig

#make menuconfig

Busybox編譯出一個單個的獨立執行程序，就稱為Busybox，它集成了非常多的命令工具，如果要使用某一命令，需要做一個軟鏈接就可以了。在這個項目中，采用busybox來配置所需各類文件，具體方法參見busybox的手冊。

3．4 SDK的移植過程

將拿到的sdk-xgs-robo-5．6．2．tar．gz的源碼文件解壓到／home／corn_work／目錄下：

#ed／home／com_work

#tar-zxvf sdk-xgs-robo-5．6．2．tar．gz

3．4．1 設置環境變量

設置環境變量如下：

#export SDK=／home／com_work／sdk-xgs-robo-5．6．2

這樣SDK的環境路徑已經設好，進入make目錄下，修改對應的Makefile．linux-bmw和Make．LOCal文件，使這2個文件對應的內核，編譯器路徑和交換芯片類型是所需要的類型。

3．4．2 編譯SDK

如果想重編譯SDK，只需進入：／home／eom_work／sdk-xgs-robo-5．6．2／systEMS／linux／kernel／bmw目錄下，執行#make clea n；make將生成的模塊拷貝到對應文件系統的對應的目錄下即可。

生成的模塊如表2所示。

然后將用到的模塊加載。執行過程如下：

#insmod linux-kernel-bde．o-f

#insmod linux-uk-proxy．o-f

#insmod linux-bcm-diag-full．o-f

#．／bcm．user．proxy

3．5 ZebOS的移植過程

將拿到的ZebOS771．tar. gz的源碼文件解壓到／home／corn_work／目錄下：

#cd／home／com

#cd／home／com_work

#tar-zxvf ZebOS771.tar.gz

3.5.1 建立環境變量

進入zebos目錄下：

#cd／home／com_work／ZebOS771

建立set_export.sh文件源碼如下：

m.JPG

修改完set_export．sh文件，執行：#source set_export．sh即可。

3．5．2 修改配置文件編譯ZebOS

進入ZebOS目錄下，主要修改的文件是config．sh，修改好自己要編譯的模塊，執行：#．config. sh進入platform／linux目錄下：#cd platform／linux

#make clean；make all就好了。將platform／linux／bin目錄下生成的bin文件拷貝到文件系統對應目錄下，這樣，就完成了整個系統的開發搭建。

4 結語

基于MPC8247嵌入式電力交換系統的設計，具有體積小、功耗低、性能高，豐富的應用接口等優點，隨著大容量電力光交換設備DPN8000的現場應用，證實該系統充分發揮了對網絡和配電等設備的 強大支持功能。該平臺系統在變電站工作環境比較惡劣的條件下有較好的適應性和強大的通信能力，提供了更高的轉發速率，更大的吞吐率和更好的包處理能力，充分體現了其優異的性能。