摘  要： 簡單介紹了MPC7448微處理器的分類及應(yīng)用。以本公司某型號為例,，闡述了以MPC7448處理器為核心的最小系統(tǒng)原理,、架構(gòu)，著重介紹了該產(chǎn)品在調(diào)試和維修過程中可能遇到的問題及解決方法,，希望在對以MPC7448為處理器的主控板產(chǎn)品的調(diào)試和維修有借鑒作用,。
關(guān)鍵詞： MPC7448；最小系統(tǒng),；PowerPC

     MPC7448系列是飛思卡爾（Freescale）PowerPC主處理器中目前已量產(chǎn)的最高端系列產(chǎn)品,，秉承了以往的PowerPC系統(tǒng)高穩(wěn)定、高可靠,、低功耗的特點(diǎn),，其主頻范圍為1 GHz~1.7 GHz，極大地提高了基于PowerPC的嵌入式處理器的性能,；同時(shí)有效地管理功率并改進(jìn)AltiVec吞吐量,，帶有1 MB的L2高速緩存，使每瓦特功率獲得最佳的性能[1],。MPC7448最小系統(tǒng)在國外研究較早,，幾乎與MPC7448樣片同步進(jìn)行,。目前，以MPC7448為處理器的系統(tǒng)已應(yīng)用到高端通信,、軍事及工控領(lǐng)域,，如軟交換系統(tǒng)、無線基站控制器,、雷達(dá)測控,、聲納、火炮控制,、電子對抗及氣象預(yù)測等,。
     在對系統(tǒng)運(yùn)算處理能力要求較高而希望功耗在比較理想范圍內(nèi)的高端應(yīng)用場合，可以讓兩個(gè)或者兩個(gè)以上的處理器以多處理器的方式協(xié)同工作,。多處理器系統(tǒng)有不同的實(shí)現(xiàn)方式,，總體上可以分為對稱多處理器系統(tǒng)和不對稱多處理器系統(tǒng)。對稱多處理器系統(tǒng)SMP的特點(diǎn)是運(yùn)行同一個(gè)操作系統(tǒng),，多個(gè)處理器共享地址空間,，各處理器對軟件透明，由操作系統(tǒng)進(jìn)行資源分配以及負(fù)荷分擔(dān),。不對稱多處理器系統(tǒng)AMP的特點(diǎn)是各個(gè)處理器可以運(yùn)行相同的或不同的操作系統(tǒng),，各操作系統(tǒng)相對獨(dú)立，靜態(tài)負(fù)荷分擔(dān)[2],。
1 系統(tǒng)方案架構(gòu)
    針對不同的應(yīng)用,，以MPC7448為處理器的各種系統(tǒng)架構(gòu)基本類似，如圖1所示,。其系統(tǒng)架構(gòu)通過橋片來擴(kuò)展總線及輸入輸出設(shè)備,，系統(tǒng)的存儲(chǔ)器通過在北橋芯片Tis109上配置1 GB的板載DDR2 SDRAM作為整個(gè)系統(tǒng)的主要?jiǎng)討B(tài)存儲(chǔ)單元，為軟件提供運(yùn)行空間,；系統(tǒng)還配置了兩片（可選）128 MB的Flash用作BOOT ROM及存放軟件,。

2 常見問題概述
    以下所列問題均以本公司某型號單MPC7448處理器的PowerPC產(chǎn)品為例。由于篇幅有限,，這里只能列出在生產(chǎn)調(diào)試維修過程中出現(xiàn)頻率較高,、具有一定典型性的幾個(gè)問題。下列所述問題并不包括此類MPC7448主控板在調(diào)試維修過程中所出現(xiàn)的全部問題,。調(diào)試維修過程中系統(tǒng)平臺(tái)連接關(guān)系圖如圖2所示,。
2.1 NVRAM損壞
     故障現(xiàn)象：NVRAM讀寫異常。
     處理過程：此類問題可以利用JTAG仿真器,，通過以下步驟來判斷NVRAM的好壞：
     （1）打開CodeWarrior IDE軟件，在DEBUG目錄中點(diǎn)擊connect選項(xiàng),，待初始化文件7448_CETC52_init.cfg編譯完成,；
     （2）選擇DATA目錄下的View Memory選項(xiàng),，在彈出的窗口中address地址一欄里輸入0xEF000000，對NVRAM內(nèi)的32 KB（0xEF000000~0xEF007FFF）空間數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫測試,；
     （3）雙擊對應(yīng)地址中的數(shù)據(jù)對其進(jìn)行修改,，如果鍵入的數(shù)據(jù)與顯示的數(shù)據(jù)不同，則重點(diǎn)檢查U13,、U14是否短路,、虛焊或者損壞。若鍵入數(shù)據(jù)正確,，則右鍵選擇Refresh選項(xiàng),，刷新數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)刷新后發(fā)生變化,，而且其他地址中的數(shù)據(jù)同時(shí)發(fā)生變化,，則可判斷NVRAM虛焊或損壞。
2.2 MPC7448或Tsi109損壞
    故障現(xiàn)象：MPC7448或Tsi109無法正常連接,。
    處理過程：此類問題可以利用JTAG仿真器,，通過如下步驟來判斷MPC7448或Tsi109好壞。
    （1）關(guān)閉電源,，將USB-TAP一端接至PC,，一端接控制板XS1（XS1的第1腳靠近接插件XS2），打開電源,；
    （2）在PC上打開CodeWarrior IDE v8.8,，在File菜單中新建Empty Project，打開Edit→XX Project Setting（XX為工程名）界面,，在Target Setting中選擇Linker為EPPC Linux GNU Linker,，點(diǎn)擊Apply，RemoteDebugging中Connection為CodeWarrior USB TAP,，在EPPC Debugger中選擇7448處理器,，配置初始化文件7448_CETC52_init.cfg，再點(diǎn)擊Apply,。在Debug目錄中點(diǎn)擊connect選項(xiàng),，連接MPC7448，在詢問是否配置初始化文件時(shí),，選擇“Yes”,。連接成功后，會(huì)跳出Connected界面,，可以看到指令地址指向0xFFF00100,。若連接失敗，未出現(xiàn)詢問對話框,，則可能是MPC7448出現(xiàn)問題,。若出現(xiàn)對話框并選擇“Yes”后配置文件下載速度很慢,、下載失敗或下載后顯示CPU無法停止等信息，則是MPC7448或Tsi109出現(xiàn)問題,。
2.3 PCI設(shè)備無法被識(shí)別
    故障現(xiàn)象：PCI設(shè)備無法被識(shí)別,。
    處理過程：這里的PCI設(shè)備包括通過橋芯片總線引出的轉(zhuǎn)33 MHz PCI設(shè)備、PMC 64 bit×66 MHz插槽,、PCI BUS 32 bit×33 MHz等設(shè)備,。常見的問題如：所有PCI均無法識(shí)別，或某些PCI總線設(shè)備正常而其他PCI設(shè)備不正常（常見設(shè)備有USB口,、PCI設(shè)備,、PMC載板等）。
    總結(jié)：此問題如果是所有PCI設(shè)備均無法識(shí)別,，說明Tsi109橋片工作可能出現(xiàn)了問題,；如果是某些PCI總線設(shè)備正常而其他PCI設(shè)備不正常，這時(shí)可以圍繞某個(gè)或某些不正常PCI總線設(shè)備來確定,。在處理過程中存在如芯片PCI2050BIGHK焊接存在虛焊,、短路或者本身橋芯片有問題，或接口接插件本身問題等情況,，這時(shí)首先可以排除PCI2050BIGHK橋芯片周圍排阻焊接問題,，再根據(jù)原理圖量其周圍排阻值和正常板卡對比值是否存在誤差，如果有部分管腳阻值偏差比較大,，基本確定為橋問題,。在對植球BGA封裝的芯片重新植球或者更換時(shí)，要特別注意焊接工藝流程,，如果板卡和芯片焊接前沒有根據(jù)其元件特性除濕,，輕則可能會(huì)造成芯片損壞，嚴(yán)重可能會(huì)導(dǎo)致印制板焊腳脫落,，直至整塊板卡報(bào)廢發(fā)生,。
2.4 串口無法打印信息
    故障現(xiàn)象：串口無法打印信息。
    處理過程：此類問題應(yīng)該說比較嚴(yán)重,，出錯(cuò)的位置應(yīng)該在MPC7448端,，而出錯(cuò)的數(shù)據(jù)可能剛好在BGA的最外圍，理論上重新回焊一遍就可以生成焊盤,，不需要焊下重新植球,。此時(shí)連接JATG仿真器，如果軟件連接正常則說明MPC7448故障可能性比較小,，可能是Tis109橋芯片出問題了,，不是虛焊的問題，這時(shí)直接更換Tis109橋芯即可。
2.5 部分Flash地址無法擦寫
    故障現(xiàn)象：部分Flash地址無法擦寫,。
處理過程：此類問題在調(diào)試時(shí)可能發(fā)生,，在Flash擦寫時(shí)，F(xiàn)lash的0xf2000000~0xf2ffffff地址無法擦寫,，其他地址空間正常。這時(shí)可以通過對軟件作相應(yīng)修改或者直接更換Flash來解決,。如果發(fā)現(xiàn)全部為壞塊,，則應(yīng)該直接更換處理。
3 舉例
    為了更進(jìn)步說明調(diào)試及排故過程注意事項(xiàng),，下面著重舉一例（實(shí)際工作調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題）加以說明,。
故障現(xiàn)象：在對Flash燒寫內(nèi)核程序時(shí)，發(fā)現(xiàn)“內(nèi)存校驗(yàn)不成功”,。
處理過程：通過最小系統(tǒng)排除法的方式來初步分析與判斷故障出現(xiàn)的范圍,，以達(dá)到快速定位并分析解決的目的。首先,，根據(jù)調(diào)試平臺(tái)確定除待調(diào)板卡外其他調(diào)試工裝及使用應(yīng)用軟件,、仿真器、目標(biāo)代碼文件等是否正常,；然后,，測量其電源對地內(nèi)阻測試是否正常，如發(fā)現(xiàn)對地內(nèi)阻有異?，F(xiàn)象或短路時(shí)（此時(shí)切記不能加電,，以免帶來不可挽回的后果），應(yīng)該了解其原理先排除故障點(diǎn),，再進(jìn)行下步操作,，此類問題相對較為簡單，在這里就不加以說明,；此時(shí)加電再測量其常備電壓和各關(guān)鍵點(diǎn)電壓是否均正常,。本例中，利用CodeWarrior IDE軟件測試Flash,、NVRAM以及內(nèi)存時(shí),，發(fā)現(xiàn)內(nèi)存高位地址有問題。
    根據(jù)原理架構(gòu),，造成內(nèi)存無法校驗(yàn)的問題定位為Tis109橋芯片或者為內(nèi)存本身問題,。通過讀取內(nèi)存地址判斷與分析，發(fā)現(xiàn)僅高2位有問題,，進(jìn)一步定為內(nèi)存U35與Tis109橋芯片處問題,。由于此塊MPC7448共計(jì)有8片內(nèi)存，每片用到8 bit數(shù)據(jù)線,，共計(jì)64 bit數(shù)據(jù)總線,，為了進(jìn)一步判斷是Tis109橋芯片還是內(nèi)存問題,，可以斷開用于連接U35內(nèi)存的RP117和RP118兩個(gè)排阻，分別給于兩個(gè)排阻靠近Tis109橋芯片一個(gè)1.8 V的高電平,，為了避免電壓有可能帶來的損壞,，可串入兩個(gè)1 k?贅左右的電阻（此步驗(yàn)證結(jié)果如果全為F，則說明Tis109芯片沒有問題,，反之此Tis109芯片有問題）,。此時(shí)連接USB仿真器，使用CodeWarrior IDE軟件測試內(nèi)存,，發(fā)現(xiàn)高位均為FF,，證明Tis109橋芯片為正常，這時(shí)進(jìn)一步定位到U35問題,。為了驗(yàn)證是U35芯片本身問題還是焊接問題,，可以對U35重新人工植球后重新焊接，如果正常為焊接問題,。通過上述驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象相同,，故對U35進(jìn)行了更換新的芯片處理。處理后再通過使用CodeWarrior IDE軟件測試內(nèi)存,，發(fā)現(xiàn)高位均為FF,，此時(shí)再去校驗(yàn)內(nèi)存通過。通過此例可以看出在了解其架構(gòu)的基礎(chǔ)上,，再從大到小的定位過程,。
    就生產(chǎn)過程中遇到的問題而言，除了器件本身失效的問題,，還有一些如工藝過程導(dǎo)致的問題以及外部因素及焊接上的問題,。由于本板卡成本相對比較高，需要調(diào)試維修人員及使用人員在各個(gè)環(huán)節(jié)都要加以注意和保護(hù),。
參考文獻(xiàn)
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