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MOTOROLA CPCI-6020 CompactPCI单板计算机
时间: 2026-02-09浏览次数：
MOTOROLA CPCI-6020 CompactPCI单板计算机
MOTOROLA CPCI-6020 CompactPCI单板计算机
MOTOROLA CPCI-6020 系列 CompactPCI 单板计算机用户指南，面向系统集成、硬件配置及嵌入式开发人员，需具备 PCI 总线与 PowerPC 架构基础。手册核心介绍了该单板机以500MHz MPC7410 处理器为核心的硬件配置，涵盖 2MB L2 缓存、32MB 板载 Flash+1MB 插槽式 Flash、128MB-2GB ECC SDRAM（通过 RAM500 扩展模块），以及双 10BaseT/100BaseTx 以太网、双异步串口、USB、EIDE 等 I/O 接口；详细阐述了硬件拆包、跳线配置、模块（PMC/CompactFlash/RAM500）安装的实操步骤，定义了本地 PCI 总线 / VMEbus 的内存映射规则，解析了双 Harrier ASIC 控制器、ECC 内存、热插拔等核心功能的工作原理，同时明确了安全操作规范、EMI 合规要求及环境电源需求，配套 PPCBug 调试固件与诊断工具，是该单板机硬件部署、功能开发与故障排查的完整参考。
核心硬件规格
CPCI-6020 为 6U Eurocard 规格单板机，分 4 款型号（CPCI-60206E-500/505、CPCI-6020-500/505），核心差异为是否带 USB 和 Super I/O，核心硬件规格如下表：
表格
硬件类别 核心配置 关键参数 / 备注
处理器 MPC7410 500MHz，PowerPC 架构，带 Alti-Vec 技术，32 位数据 / 地址总线，支持奇偶校验
L2 缓存 后端缓存 2MB，流水线突发模式 SRAM，支持数据总线奇偶校验
闪存（Flash） 双 Bank 设计 Bank A：32MB 板载（1 颗 256Mbit 器件）；Bank B：1MB 插槽式（2 颗 512Kbit 器件）
内存（SDRAM） ECC SDRAM 需 RAM500 扩展模块，单模块支持 128MB/256MB/512MB，双站点最大 2GB；支持单 bit 纠错 / 双 bit 检错
非易失存储 NVRAM/RTC/WDT M48T37V 提供 32KB NVRAM、RTC 时钟、看门狗；RTC 支持秒 / 分 / 时 / 日 / 月 / 年，BCD 格式
计时 / 看门狗 多模块协同 双 Harrier ASIC：各含 2 个 32 位可编程定时器 + 2 个独立看门狗；M48T37V：1 个可编程定时器
电源要求 多电压供电 +3.3V：2.6A 典型 / 3.5A 最大；+5V：2.8A 典型 / 3.75A 最大；±12V：各 100mA 最大；电压容差 ±5%
物理尺寸 6U Eurocard 符合 CompactPCI 规范，适配标准 CPCI 机箱导轨
工作环境 温 / 湿度 / 气流 工作温度：0-55℃（强制风冷）；存储温度：-40-70℃；相对湿度：5%-90%（非凝露）；最小气流：250 LFM（55℃环境）
硬件配置与安装
本章节详细说明 CPCI-6020 的拆包、跳线配置、模块安装步骤，核心操作均需在断电状态下进行，避免静电损坏电路，核心内容包括：
拆包要求：若包装箱损坏，需承运商代理在场拆包检验，保留包装材料用于存储 / 运输，操作前需确保工作环境符合 ESD 防护要求；
跳线配置：板卡含多个可配置跳线帽，为出厂默认配置，可根据需求修改，核心跳线功能如下表：
| 跳线编号 | 功能 | 出厂配置 | 可选配置 |
| J24 | Flash Bank 选择 | 2-3 短接（Bank B 启用，含 PPCBug） | 1-2 短接（Bank A 启用，32MB） |
| J22 | Harrier 上电配置 | 全断开（PUST0-3=1） | 1-2 短接（PUST0=0）、3-4 短接（PUST1=0）等 |
| J21 | PMC 66MHz 禁用 | 断开（支持 66MHz） | 1-2 短接（强制 33MHz，避免禁用二级以太网） |
| J18 | ±12V 启用 / 禁用 | 断开（启用 ±12V） | 1-2 短接（禁用 ±12V，影响部分外设） |
| J17 | Bank A Flash 块锁定 | 断开（未锁定） | 1-2 短接（锁定 1 个以上 Flash 块，无法解锁） |
| J20 | Bank A Flash 写保护 | 断开（可写） | 1-2 短接（全 Flash 写保护） |
| J19 | 远程开关接口 | 无跳线 | 连接远程 Reset/Abort 开关，功能与前端面板一致 |
模块安装
RAM500 内存模块：每个站点最多安装 2 个（底部 + 顶部堆叠），需通过 140-pin 连接器与主板对接，安装时需对齐定位孔并紧固螺丝；
PMC 模块：安装于主板顶部，通过 J11-J14 连接器对接，支持 32/64 位 PCI 接口，需移除前端面板挡板并固定 4 颗螺丝；
CompactFlash 卡：插入 J15 连接器，需确保 Pin 1 对齐，安装前需关闭系统电源；
过渡模块（CPCI-6020-MCPTM-01）：安装于机箱后部，通过 J3/J5 接口与主板通信，支持 PIM/SIM 模块扩展；
系统配套要求：完成 CPCI-6020 系统搭建，需配套CompactPCI 合规机箱、系统控制台终端、操作系统、CPCI-6020-MCPTM-01 过渡模块及连接线缆；
热插拔注意事项：支持外设板热插拔，系统槽热插拔需 HA 架构支持；非热插拔机箱需断电后安装 / 移除模块，避免数据丢失或硬件损坏。
操作指令
本章节核心介绍 CPCI-6020 的前端面板操作、内存映射规则、软件初始化及复位操作，是设备使用和程序开发的核心依据：
前端面板控件
按键：ABORT#（ recessed 设计，避免误触，触发 MPIC 内部中断）、RESET#（ recessed 设计，触发板级复位，信号经 Harrier ASIC 去抖）；
2 个 LED 指示灯：CPU（绿色，处理器总线活跃时点亮）、BDFL（黄色，BDFL 总线活跃时点亮，软件可控）；
内存映射：分本地 PCI 总线映射和CompactPCI 总线映射两类，本地 PCI 总线含 A/B 双总线，Bus A 支持 33MHz 固定速率，对接以太网、USB、EIDE 等外设；Bus B 支持 33/66MHz 切换，对接 PMC 插槽和二级以太网；CompactPCI 总线支持 A16/A24/A32 地址、D8/D16/D32 数据，通过 J1/J2 连接器与背板通信；
寄存器映射：核心寄存器区包括 Harrier ASIC 的 XCSR（配置状态寄存器）、MPIC（多处理器中断控制器）、EIDE 控制器、USB 控制器等，手册详细定义了各寄存器的地址、位宽、功能及默认值；
软件初始化：PPCBug 固件在上电 / 复位时完成处理器、内存、PCI 设备的初始化，默认配置无需修改即可启动操作系统；支持通过 CNFG 命令修改板卡信息（如序列号、总线时钟），通过 ENV 命令调整固件参数（如自动启动延时、内存大小限制）；
复位操作
复位源：电源上电复位、前端面板 RESET# 按键、看门狗超时、软件硬复位（Harrier RSTOUT 位 / PBC Port 92）、CompactPCI PRST# 信号等；
影响范围：不同复位源影响设备不同，软件硬复位影响处理器、Harrier ASIC、PCI 设备等，CompactPCI 复位仅影响本地 CompactPCI 总线。
功能模块解析
本章节从硬件架构角度，解析 CPCI-6020 各核心模块的工作原理、接口规范、时序性能，核心内容包括：
核心总线架构：基于 PowerPlus III 架构，采用双 Harrier ASIC 作为系统内存控制器 / PCI 主机桥，实现处理器总线与 PCI 总线的桥接；Intel 21154 PCI-to-PCI 桥芯片提供本地 CompactPCI 总线扩展，支持 7 个外设槽；总线仲裁优先级：处理器 > Harrier ASIC > 外部 PCI 主设备；
核心存储模块
Flash：Bank A（32MB）为板载 16 位 Flash，Bank B（1MB）为插槽式 16 位 Flash，通过 J24 跳线选择复位向量源；Bank B 含 PPCBug 调试固件，重编程可能导致固件丢失；
SDRAM：由 RAM500 扩展模块提供，支持 ECC 校验（72 位宽，含 8 位校验位），每个 RAM500 模块含 9 颗 SDRAM 芯片（x8 配置）和 1 颗 SPD Serial EEPROM，通过 I2C 总线上报内存配置；
NVRAM/RTC：M48T37V 器件提供 32KB 非易失存储和 RTC 功能，电池备份确保断电后数据不丢失；
通信与扩展接口
以太网：双 10BaseT/100BaseTx 接口（Intel 82551IT），Primary 端口默认前置（RJ-45），Secondary 端口后置（通过过渡模块）；支持 Auto-MDI/MDI-X，符合 IEEE 802.3 标准；
串口：2 个 16550 兼容异步串口（Harrier UART0/UART1），1 个前置（RJ-45，DCE 配置），1 个后置（通过过渡模块）；2 个同步 / 异步串口（Z85230 ESCC），需通过 SIM 模块扩展为 EIA-232-D 标准；
USB：2 个 USB 2.0 端口（前置，Series A 接口），支持高速 / 全速 / 低速设备，由 NEC uPD720101 控制器驱动，支持控制 / 中断 / 批量 / 等时传输；
PMC 插槽：1 个 32/64 位 PMC 插槽（J11-J14），支持 33/66MHz 速率，支持 PIM 模块扩展 I/O 功能，PMC 用户 I/O 信号通过 J3/J5 连接器路由至过渡模块；
EIDE 接口：支持 Primary（对接 CompactFlash）和 Secondary（对接外部设备）通道，支持 PIO 加速传输和 DMA 模式，符合 ATAPI 标准；
本地资源
定时器 / 看门狗：双 Harrier ASIC 各含 2 个 32 位可编程定时器（1μs 分辨率）和 2 个独立看门狗（超时可触发复位或中断）；M48T37V 含 1 个可编程定时器，超时触发硬复位；
I2C 总线：支持 2 路 I2C 主接口，对接 Serial EEPROM（VPD 存储）、SPD 内存配置芯片等，通信速率可编程；
中断控制器：MPIC（多处理器中断控制器）支持 8 个可编程硬件中断，支持电平 / 边沿触发，中断优先级可配置；
高可用（HA）特性：支持系统槽热插拔（需 HA 机箱），通过 BD_SEL#、HEALTHY# 信号实现热插拔检测；支持总线冗余仲裁和双 Harrier 协同工作，确保系统稳定运行。
安全与合规
安全操作规范：设备存在致命高压，操作时需接地、使用 ESD 防护装备、禁易爆环境、禁私自拆卸盖板（仅授权人员可拆机）、禁单人维修、热插拔前需关闭软件；
EMI 合规：为 A 级数字设备，需在合规机箱中使用，核心要求为外部 I/O 端口用屏蔽线、线缆屏蔽层接地、机箱导轨接地、拧紧面板螺丝，否则可能导致射频发射超标；
冷却需求：55℃环境下需 250 LFM 强制风冷，CPU 为主要热源，需确保散热通道畅通；避免高功耗模块相邻安装，高温环境需增加气流；
数据安全：Flash 重编程前需备份固件，避免覆盖 PPCBug；热插拔模块前需关闭操作系统和应用程序，防止数据损坏或文件系统崩溃；
环境合规：符合 RoHS 6/6 标准，禁用铅、汞等有害物质；废弃模块需按当地法规处理。
配套资源
固件：PPCBug 调试固件（含调试和诊断功能），支持内存读写、断点调试、汇编 / 反汇编、自检测试等；提供丰富命令集（如 MD 内存显示、GO 执行程序、HE 帮助），支持 CNFG/ENV 命令配置系统参数；
软件：支持 VMEexec 驱动包、USB 2.0 驱动、EIDE 驱动、Floppy 控制器驱动等；兼容第三方 PowerPC 架构应用程序，可通过摩托罗拉销售处获取；
相关文档：配套 MPC7410 用户手册、Harrier ASIC 编程指南、PPCBug 固件用户手册、RAM500 模块手册、CPCI-6020 编程参考指南等，以及 CompactPCI、PCI、ISA 等行业标准文档；
技术支持：可通过摩托罗拉销售处获取 CPCI-6020 的连接器信号定义、零件清单、原理图，免费提供；支持 RISCWatch 调试接口和 Mictor 调试连接器，便于硬件调试。
