Rabbit FLEX硬體應用新思路

2020-12-13 電子產品世界

摘要：    現代科技快速發展，嵌入式系統的硬體設計呈現多樣化。本文首先簡單闡述了硬體設計的發展變化，然後分析了Rabbit FLEX的結構和製造過程。

關鍵詞：    Rabbit FLEX；硬體設計；嵌入式系統

現代科技的快速和深入發展，嵌入式系統產品的硬體設計形式也呈現了多樣化。從晶片到基於晶片的功能模塊解決方案，從多晶片功能集成到單晶片的多功能SOC化，從軟硬體產品分家(硬體、軟體、用戶是三個主體)到軟硬體獨家提供，所有的一切發展和變化，無非是為了揚長避短，充分發揮各種優勢，在產品開發過程中，爭取更短的上市時間，發揮更強的性價比優勢，要求最好的穩定性能，最大可能的降低設計風險，希望更長的器件供應生存期等等。Digi公司的嵌入式產品—Rabbit FLEX，在這些方面，充分體現了以上的特點，並且從利用它來做最終用戶產品的角度，可以看到一些現代的、全新的硬體設計新思路。

Rabbit FLEX的結構

Rabbit FLEX作為Digi公司的一款新型嵌入式產品，它是基於Rabbit3000微處理器構造而成。簡單看，它就是一款硬體可配置式的單板機。先由Rabbit3000和一些基本的SRAM、FLASH構成通用功能模塊PowerCore，再由該模塊和其他應用功能器件底板疊加組合而成。

Rabbit3000 是專門為嵌入式控制、通信和乙太網連接而設計的微處理器，它的工作主頻達到54MHz，工作電壓為3.3V(I/O口可承受5V)，具有6個高速率串口(帶IrDA功能)，56個功能復用的數字I/O口，積分編碼器，脈寬調製輸出，脈衝捕獲和測量能力，集成的SRAM和FALSH外設直接接口，帶後備電池的實時時鐘，緊湊的指令集和高時鐘速度驚人地提高了數學、邏輯運算和 I/O 速度，非常低的電磁幹擾性能和低功耗性能，應用軟體開發對 C語言友好，代碼緊湊高達1MB代碼數據空間的直接軟體支持。

PoweCore3800通用功能模塊，如圖1，它既繼承了Rabbit 3000的性能，又有效擴展了相應的應用功能。PowerCore3800的時鐘速度可達51.6MHz，板載電源10~60 VAC和8~43 VDC，板載模擬特性包括交流交叉、斜波發生器、溫度傳感器，高達1MB的 Flash， 1MB 的SRAM (512K 代碼 / 512K數據)，多達39個GPIO口，集成10/100 Base-T自適應乙太網接口。

圖1 PowerCore 3800 通用功能模塊

Rabbit FLEX最大特色就是底板的尺寸、形狀、對外接口位置已經確定，只是底板上已經優化設計了多種可選電路，通過貼裝不同的功能器件，就可以達到不同的應用功能。也就是說，Rabbit FLEX完全是可以按用戶需來定製的硬體可配置單板機，用戶可根據自己的應用需求購買必要的功能，無需製造多餘的功能，Rabbit FLEX除了具備PowerCore的通用功能外，還提供了如下應用功能的選配：

* 串口通信：RS232 / RS485 / RabbitNet；
* A/D轉換功能 (8位，16通道)；
* D/A轉換功能 (8位，2通道)；
* 功能復用的數字I/O口 (多達40個)；
* 鍵盤接入(如：2 x 6, 4 x 4, m+n≤8)；
* LCD接入(基於字符型的)。

Rabbit FLEX的製造過程

Rabbit FLEX雖然功能豐富，最終用戶要利用它製成獨特功能的單板機還需要進行二次開發。用戶二次開發產品是很容易實現的，Rabbit FLEX的製造過程如圖2所示。

圖2  Rabbit FLEX 製造過程

從圖2中我們可以看出，用戶只要按需選配要求的功能，通過網站提交XML形式的設計文件後，Digi公司根據XML設計文件從兩方面去實現，一方面產生此款Rabbit FLEX的應用軟體庫LIB，另一方面，工廠根據生產文件來生產、組裝、測試等，當測試和質檢通過後，就發貨給用戶。用戶同時得到硬體成品和應用軟體開發的LIB庫。整個過程，最快一周就可以完成。而且，用戶在第一次得到Rabbit FLEX後，在最終產品的開發、製造過程中發現還需增加或減少功能，重複以上過程就可以在最短時間內滿足最終需求，從而可以大批量購買Rabbit FLEX和生產具有用戶特色的最終產品。 
當然，Rabbit FLEX不僅僅體現在其硬體產品的快速設計和靈活方面。在應用軟體開發上面，還有單獨針對Rabbit微處理的Dynamic C應用軟體開發平臺。從Dynamic C 本身的角度看，它是工業化的動態 C 語言軟體開發系統，而且其擴展了C語言的功能(提供比如：shared/protected 變量、costatements 和 cofunctions等) ，具有大量的各種應用的例程和函數庫，很容易在不同型號Rabbit晶片間遷移的通用性平臺。它具有完整的編輯、編譯、裝載、調試一體化功能，C代碼與彙編代碼混合編譯，全程斷點、單步運行等調試功能。無需第三方的工具和在線仿真器，通過串口電纜直接下載和調試目標程序。而Rabbit FLEX在製造過程中，生成的軟體庫LIB就是基於Dynamic C的針對此款Rabbit FLEX產品的應用軟體開發的底層軟體庫和軟體框架。

硬體設計的新思路

從Rabbit FLEX的結構到製造過程中，我們不難看出，有其獨特的靈活性和硬體設計的創新思想。傳統的硬體設計思路，一般是用戶根據應用進行微處理器選型，外設功能晶片選型，原理設計，硬體原形設計，軟體開發調試等。往往還需要如此反覆幾次，最後才能使軟硬體整合起來。這樣的嵌入式產品的硬體設計開發過程，顯然開發周期較長，性價比不高，而且其可靠性穩定性還有待考驗。當然，在傳統的思路上，也有部分硬體設計過程的改變，就如Digi的基於Rabbit的系列RCM模塊，用戶可以購買Digi成熟的高品質的模塊產品，再擴展用戶自己獨特功能而製造出最終產品。從用戶開發產品的角度，顯然在模塊功能的開發、測試上節省了不少投入，但最終產品的開發上，還是需要不少的整合過程。

而Rabbit FLEX提供給我們的硬體設計新思路就是借鑑了軟體可配置、可選配的思想，硬體產品也可以配置、可選配，而且在硬體功能選配的過程中，其配套的軟體功能也同時具備和形成。這裡還體現出軟硬體獨家提供的優勢，由於沒有第三方的參與，那就沒有了設計開發過程中的多方參與和磨合，只有原供廠家和用戶的合作。這樣，大大節約了成本，只要為所需的硬體功能付出費用，同時，也減少了產品上市時間，無需軟硬體開發測試過程，完全降低了設計風險，選配功能的Rabbit FLEX都是高品質生產的。

結語

在嵌入式產品硬體設計過程中，從傳統思路到創新的思路和方法，無非是為了贏得最終產品的競爭力，力爭創造最大的利潤和價值。Digi公司的Rabbit FLEX的創新思路具備了這些優點，這不僅使其本身具有市場的競爭力，而且使得利用它來開發的最終用戶產品也具有市場的競爭力。更重要的是，它給同類產品硬體設計開發思路提供了有利借鑑。

參考文獻：
1． http://www.rabbitsemiconductor. com/products/RabbitFLEX/ 
2. 『Rabbit3000 Microprocessor　Datasheet』，Rabbit Semiconductor，2001. 
3. 『Rabbit FLEX Data Sheet』，Rabbit Semiconductor，2005. 
4. 『Dynamic C User's Manual』，Rabbit Semiconductor，2005. 

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