鉴赏一款嵌入式ARM主板

cdsdzx

MC42x系列嵌入式主板--4CPU处理器的主板
概述
IXP4xx系列处理器中整合有2-3个NPE（网络处理器引擎，Network Processor Engines），它是硬件级的多线程协处理器，可以帮助XScale Core分担高负载的运算，比如MII(MAC)、CRC checking/generation、AAL 2、AES、DES、SHA-1和MD5等运算。每个NPE的主频为133MHz，都配置了专用的指令缓存和数据缓存。
IXP42X系列微处理器中，IXP425、IXP423比较接近，都整合了1个XScale核心、3个NPE（网络处理器引擎），可以称为4CPU。 IXP422、IXP421和IXP420则整合了1个XScale核心、2个NPE，可以称之为3CPU。
三思MC42x是独立研发的基于Intel IXP425处理器的主板，包括1个PCI接口，2个由IXP425内NPE控制的MII接口，1个扩展的Ethernet 10/100Base-T接口。整机设计还提供完善的二级防雷措施。CPU可以选用IXP420，IXP421，IXP422和IXP425作为主处理芯片，最高主频达533MHz，可以外挂256M内存，32M Flash，是目前业界公认的最强劲的SME（Small/Medium Enterprise）网络设备处理芯片之一。MC42X可以广泛应用于企业服务器、中小企业互联网接入路由器、VPN路由器、高端防火墙、工业控制等网络设备中，作为核心的路由/交换/网络过滤功能处理板。



集成的硬件结构降低了费用，
灵活的软件结构为缩短Time-To-Market的周期
各种降低开发难度的工具 支持wind river VxWorks和Linux，
可扩展的Inel IXP42x网络处理芯片

CPE: Customer Premise Equipment
NPE的功能： IP Header Inspection and Modification, Packet filtering, Packet error check, checksum computation and flag insertion and removal.

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三思MC42X性能指标
主CPU：IXP420/421/422/425处理器
主频：266MHz~533MHz
指令执行速率：1MIPS/MHz（如IXP425为533MIPS @533MHz）；
总线：32位
网口：3个10/100Base-T接口，RJ-45
串口：1个串口，D9-M。板上还有一个3线高速串口。
实时时钟：断电后时钟仍然保持运转；
看门狗：主CPU内置看门狗电路，可以打开和关闭，周期最长可到32秒；
工作温度：0C~50C
存储温度：-10C~60C
湿度：0~90%，无凝结
电压输入：9~36V DC
功耗：< 5W
Bootloader： Redboot 1.92
操作系统：Linux 2.4

Intel IXP42x处理器特征
基于Intel XScale 架构的高性能处理器；
7级流水线RISC技术；
Intel StrongArm Version 5TE兼容；
Intel 媒体处理技术，乘法加速协处理器；
3个网络处理器（NPE）分担主处理器负担；
32位PCI 2.2接口，可选择时钟，PCI总线仲裁，2个DMA通道，支持264Mbps峰值传送；
2个MII/RMII接口；
1个8位33MHz UTOPIA-2接口；
1个USB 1.1 Device控制器；
2个高速6线高速串口，最高可以支持到8.192MHz，可以E1/T1帧连接，8个HDLC通道；
32位SDRAM控制器，133M主频，支持从8MB到256MB容量；
DES、DES 3、AES 128bit/256bit加密；
扩展总线（Expansion Interface），支持Intel/Motorola处理器；
HPI总线，支持Texas Instrument处理器；
高速UART串口，支持高达921kbps，支持CTS/RTS MODEM信号线；
Console UART串口；
16个GPIO接口；
4个内部时钟；
492pin PBGA封装。

三思MC42X可以定制扩展的接口：
PCI接口。支持33M/66M总线时钟。可以通过PCI接口外接标准PCI卡，也可以通过PCI总线连接IEEE802.11无线通讯控制芯片，制作无线通讯路由器；
以太网接口。IXP42x CPU内置2个MII网络接口，此外，支持利用PCI总线可以再扩展出4个具有独立MAC地址的网口。如果需要更多的网口，可以通过交换机芯片继续扩展；
T1/E1接口；
Expansion Interface和HPI接口，可以外接DSP处理器；
数字输入/输出接口，报警输入接口，IO控制输出接口；
USB Device接口；
UTOPIA-2接口，直接挂接ADSL；
RS232/422串口；
JTAG接口；
SDRAM，最大可扩展到256M字节；
Flash，最大可扩展到16M字节。

IXP42x芯片差异



IXP42x处理器结构





网络处理引擎（NPE）
NPE是高性能的硬件多流水线处理器，用于分担主处理器上比较耗时的任务，如MII，CRC校验和计算，AAL 2，DES，SHA-1和MD-5。所有NPE的指令存储在本地，使用专用的指令和数据总线。
NPE能够支持下列附件的处理任务：
为ATM（UTOPIA）2接口准备的通用测试和操作接口；
两个高速串行接口（HSS）；
两个MII/RMII接口。

NPE也与一些协处理器连接，完成对一个处理器来说比较困难的任务，包括：
CRC校验和产生；
DES/3DES/AES
SHA-1；
MD5；
HDLC位填充/去填充。


内部总线
IXP42x内部总线结构允许并行处理。总线被分为三个主要的部分：North AHB（先进的高性能总线，Advanced High-performance Bus），South AHB，APB（先进的附属总线，Advanced Peripheral Bus）。

North AHB
North AHB是一个能被WAN/语音NPE或者两个以太网NPE控制的，133MHz，32位的总线。North AHB的终点可能是SDRAM，或者AHB/AHB桥，它们允许NPE访问附属电路和South AHB上的目标。

South AHB
South AHB是一个能够被Intel XScale核，PCI控制器，以及AHB/AHB桥所控制的133MHz，32位总线。South AHB总线的目标可以是SDRAM，PCI控制器，expansion 总线，或者APB/AHB桥。

APB总线
APB总线是一个只能被AHB/APB桥控制的，66MHz，32位总线。APB的目标是：
高速UART接口；
调试UART接口；
USB v1.1接口；
所有的NPE；
内部总线表现监督单元（IBPMU）；
中断控制器；
GPIO；
时钟。

MII/RMII接口
MII接口被集成IXP42x处理器中，具有独立的媒体访问控制器（MAC）和网络处理引擎（NPE）。此外，还有管理数据接口用来管理和MII/RMII接口连接的PHY芯片。

UTOPIA 2接口
集成的UTOPIA-2接口和NPE一起工作。UTOPIA-2接口通过分组级的或字节级的握手，支持单一或多个的物理接口配置。NPE负责完成ATM单元的分割和装配，CRC检验/产生，把数据传入/出内存。它允许对流经UTOPIA-2接口上的数据进行并行处理，分担Intel XScale核上的处理任务。

USB v 1.1接口
USB v 1.1是一个USB Device接口控制器。接口支持全双工通讯和16个节点，包括一个集成的收发器。

PCI控制器
PCI控制器是一个符合工业标准的高性能、低延迟系统，可以达到264Mbps的传输速率。

SDRAM控制器
内存控制器管理和外部SDRAM间的接口。这个接口工作在133MHz，同时支持8个开发页面，具有2个Bank，支持从8M到256M字节。

扩展总线（Expansion Bus）
扩展总线允许到低速设备的简易接口。它也提供。使用扩展总线的设备如Flash，ATM控制接口，语音应用中的DSP。
扩展总线是一个16位接口，可以寻址到512字节到16M字节。使用24条地址线，可以寻址到8个独立的芯片。

高速串行接口
高速串行接口是6线接口，支持从512KHz到8.192MHz的传输速率。每个接口支持4个T1/E1帧连接。支持各种帧格式。

高速UART
高速UART是一个16550兼容的UART接口，支持从1200到921kbps的速率，缓冲区达到64字节（16550为16字节）。当设置为硬件流控制时，可以使用RTS/CTS信号线。

Console UART
特征和高速UART一致，但用于系统调试。

GPIO
GPIO 0~13可以设置为输入/输出线，GPIO 0~12可设置为中断线。
GPIO 14可以设置为和13一样，也可以作为最高达33MHz的时钟输出。当重启后，GPIO14为输入脚。
GPIO 15可以设置为和13一样，也可以作为最高达33MHz的时钟输出。当重启后，GPIO15为输出脚。GPIO可以作为Expansion Bus的时钟使用。

内部总线性能监督单元（IBPMU）
由7个27位计数器构成，可以捕捉North AHB、South AHB、SDRAM控制器的预定义周期、事件，如页命中/失败等。

中断控制器
作为对XScale核的扩展，CPU具有32个中断源，这些中断源来自GPIO和内置的其他接口。中断源可以被设置为FIQ、IRQ或者禁止。中断源0~7可以设置优先级，其余的中断源按照排列顺序，如中断8比中断9的优先顺序高。

时钟
Intel IXP4XX有4个工作在66MHz的时钟，分别为：
看门狗时钟
系统时钟
两个通用时钟



采用三思MC42X处理板的优势：

一次开发，多个产品
IXP42x系列CPU包括IXP420/421/422/423/425等各种CPU，这些CPU处理能力和接口配置都不相同的，但所有这些CPU采用的硬件封装、管脚定义都完全相同，软件结构也相同，CPU可以相互置换。采用IXP42x主板有一个很大优势就是，开发者设计和测试一次，就可以形成整个系列的产品。通过置换CPU和改变贴装SDRAM和Flash的容量，可以涵盖从低端到中高端的各种网络通讯设备，大大降低产品研发成本。

支持硬件加密
IXP42x系列处理器中的IXP422/425，具有硬件加密引擎，可以支持DES/DES 3/AES 128bit/AES 128bit硬件加密。做AES 128bit加密时，最高可达47~50Mbps。这一特征非常适合于制作VPN路由器、SSL网关等访问控制器。

技术成熟，性能稳定
三思MC42X主板采用Intel基于XSCALE架构的IXP42x（包括IXP420/421/422/423/425等）CPU，采用成熟的0.18um工艺制作，技术成熟，接口丰富，是专门针对中低端网络通讯市场设计的嵌入式CPU。Sunthink MC42X主板经过了常规功能测试、过压和欠压测试、网络路由速率测试、温度测试、长时间运行测试、网口兼容性测试等各种测试，设计做过多处修正，性能稳定可靠，已经量产。

结构紧凑，价格便宜
IXP42x基于Intel XScale架构，具有较高的MIPS/功耗比，芯片发热量低，整机功耗低，不需加装风扇，结构紧凑，性能稳定。同时IXP42x是嵌入式的通讯专用处理器，内置模块丰富，主板成本较低，整机价格便宜。

产品配套齐全
三思MC42X系列主板有专门配套的电源防雷处理板、LED灯板、机箱及外部的包装纸盒、防震珍珠棉，用户订购，可以获得完整的产品配套服务。这样，用户的精力可以集中在产品的软件生产和增殖服务上，而不必在硬件生产上分散精力。

接口丰富，便于扩展
IXP42x系列芯片是基于Intel XScale架构的嵌入式通讯专用处理器，内置模块丰富，具有USB、PCI、以太网、HSS、UART、UTOPIA、HPI等多种接口，集成度高，便于扩展，适合在各种网络通讯设备中充当主处理器。

三思MC42X主板应用
高性能DSL MODEM；
集成访问设备（IAD，Integrated Access Device）；
高性能Cable MODEM；
机顶盒；
住户路由器；
IEEE802.11a/b/g访问点；
中小型企业路由器；
工业控制器；
网络打印机；
DSLAM；
控制板；

lixqing

Can we get it's PCB schematic??