- 相關(guān)推薦
基于DS80C320的路由器交換網(wǎng)板控制模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
摘要：介紹了采用Dallas公司的高速處理器DS80C320設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的路由器交換網(wǎng)板控制模塊，給出了控制模塊的硬件結(jié)構(gòu)圖，并闡明了控制模塊對交換芯片的控制功能。關(guān)鍵詞：高速路由器交換網(wǎng)板控制模塊DS80C320
近幾年來，隨著Internet規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，對高性能、寬帶接入的IP路器的需求急劇增加。路由器的主要功能是數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，該功能由交換芯片來實(shí)現(xiàn)。因此，需要有一個(gè)處理器來實(shí)現(xiàn)對交換芯片數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)功能的控制，同時(shí)控制交換網(wǎng)板與主控機(jī)的通信，筆者采用DS80C320處理器。本系統(tǒng)的技術(shù)核心是如何利用EPLD產(chǎn)生的控制信號實(shí)現(xiàn)DS80C320與主控板間的通信和DS80C320對交換芯片的控制。
1高速路由器的基本結(jié)構(gòu)
高速器由器主要由主控板、交換網(wǎng)板和線路接口板等組成。主控板是路由器的控制核心，完成整個(gè)路由器的管理和控制，直接接收網(wǎng)管中心的指令。交換網(wǎng)板在路由器中完成高速數(shù)據(jù)交換，它由交換模塊和控制模塊組成。交換模塊包括兩片交換芯片，完成數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)功能；控制模塊是交換網(wǎng)板的控制核心，實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)板內(nèi)各功能模塊的狀態(tài)檢測和控制，保證交換芯片轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的正常工作�？刂颇K與路由器的主控板通過HSCX（串行通信控制器）進(jìn)行通信，完成主控板對交換網(wǎng)板功能請求的應(yīng)答處理，還可以通過RS232串口與PC機(jī)進(jìn)行通信，完成交換網(wǎng)板的功能調(diào)試。
2控制模塊的硬件結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)的路由器交換網(wǎng)板控制模塊主要由DS80C320處理器和一些外圍器件組成，這些外圍器件包括EPLD、FLASH、外部RAM和HSCX通道。控制模塊的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所中虛線框部分所示。
2.1DS80C320的特點(diǎn)
DS80C320屬于Dallas公司的高速處理器系列。采用該芯片完成交換網(wǎng)板的控制功能，主要是DS80C320有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）具有新型高速結(jié)構(gòu)，最大晶振頻率33MHz，機(jī)器周期為4個(gè)時(shí)期周期（普通MCS-51系列單片機(jī)的機(jī)器周期為12個(gè)時(shí)鐘周期），從而使每條8051指令的執(zhí)行速度在相同的晶振下快了3倍。（2）DS80C320與51系列單片機(jī)完全兼容，并要用標(biāo)準(zhǔn)的8051指令集，給設(shè)計(jì)與開發(fā)帶來了方便。（3）可以通過改變MOVX指針的執(zhí)行時(shí)間來訪問速度不同的RAM和其他外部器件。
DS80C320提供16位地址線，可尋址64KB的數(shù)據(jù)空間和程序空間。由于DS80C320內(nèi)不含片內(nèi)ROM，所以程序代碼是存儲(chǔ)在FLASH中的。雖然目前系統(tǒng)的軟件不到60KB，但考慮到系統(tǒng)升級需要程序的擴(kuò)展，選用了128KB的FLASH空間，需要17位地址線。這樣就產(chǎn)生處理器的尋址能力不足的問題，采用EPLD內(nèi)部的20H寄存器來產(chǎn)生FLASH的第14、15、16位地址及片選信號和讀寫信號。128KB的FLASH空間分成了2頁，每頁有64KB，第16位地址線決定FLASH空間的頁號，DS80C320通過這種方式訪問FLASH的128KB空間。
2.2EPLD功能描述
本系統(tǒng)的EPLD采用ALTERA公司的EPM7512，該芯片屬于MAX7000系列。除了2.1中的尋址擴(kuò)展功能外，EPLD還用作處理器與其外圍電路控制信號的接口。由于本系統(tǒng)的控制信號比較多，若采用普通的邏輯門電路則整個(gè)系統(tǒng)的連線會(huì)非常復(fù)雜，功耗也會(huì)增加。所以采用EPLD來產(chǎn)生DS80C320與交換芯片、FLASH和HSCX之間的控制信號和地址信號。EPLD與處理器的接口主要實(shí)現(xiàn)了低位地址的鎖存和一些器件的片選信號。CP_DATA[0:7]是地址和數(shù)據(jù)復(fù)用的信號，鎖存后輸出低位地址LOW_CP_ADD[0:7]。EPLD對HSCX通道的控制信號包括使能信號ENABLE_HSCX、復(fù)位信號RESET_HSCX、數(shù)據(jù)發(fā)送控制信號TXD_ENABLE等。EPLD對交換芯片的控制信號包括讀信號READ_OCM、WRITE_OCM、OCM操作類型選擇信號EMB_MODE_OUT等。
2.3DS80C320與HSCX間的通信
本系統(tǒng)的HSCX采SIEMENS公司的SAB82525，該芯片提供兩個(gè)全雙工的高級鏈路控制（HDLC）通道，它的最高傳輸速率可達(dá)到4Mbit/s。它用于主控板與交換網(wǎng)板間的數(shù)據(jù)通信，包括主控板發(fā)送、交換網(wǎng)板接收的功能請求，交換網(wǎng)板發(fā)送、主控板接收的應(yīng)答及上報(bào)。由EPLD提供HSCX的數(shù)據(jù)線、地址線、使有信號和讀寫信號線。DS80C320對SAB82525的控制是通過讀寫SAB82525的內(nèi)部寄存器來實(shí)現(xiàn)的；與HSCX之間的數(shù)據(jù)傳送采用中斷方式。當(dāng)SAB82525滿足產(chǎn)品中斷的條件（如接收到數(shù)據(jù)幀）時(shí)，它向處理器發(fā)出中斷請求，處理器讀取中斷寄存器ISTA、EXIR確定中斷發(fā)生的原因并做出相應(yīng)的處理。
3基于DS80C320的控制模塊對交換芯片的控制
采用的交換芯片PRS28G屬于IBM公司的第二代高性能包路由交換產(chǎn)品。其端口速率達(dá)到OC48（2.5Gbps）并具有很好的擴(kuò)展性，可通過速率擴(kuò)展或者端口擴(kuò)展構(gòu)造出更大容量的交換網(wǎng)絡(luò)，是數(shù)據(jù)幀和信元交換系統(tǒng)的理想解決方案。
交換芯片內(nèi)部包含一個(gè)狀態(tài)寄存器、32個(gè)應(yīng)用寄存器及一個(gè)OCM接口。OCM接口是串行接口，用于處理器編程應(yīng)用寄存器或是讀取狀態(tài)寄存器內(nèi)容。交換芯片與DS80C320之間的通信和控制是通過EPLD內(nèi)的OCM控制接口完成的。處理器并行讀寫EPLD。而OCM與EPLD的接口是串行的，串行轉(zhuǎn)換是通過在EPLD內(nèi)設(shè)置特定寄存器空間來完成的。處理器與交換芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸過程是：處理器向EPLD特定寄存器寫數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過EPLD輸出EMB_DATA_IN串行信號，寫入OCM指令寄存器，再根據(jù)OCM的指令集定義，決定其操作，包括讀/寫應(yīng)用寄存器、讀取狀態(tài)寄存器、交換芯片復(fù)位等。每次操作的結(jié)果存儲(chǔ)在響應(yīng)寄存器中，在處理器控制下通過EMB_DATA_OUT信號移入EPLD特定地址空間，供處理器讀取。
4系統(tǒng)的軟件構(gòu)成
此系統(tǒng)的軟件是由主函數(shù)及其調(diào)用的子函數(shù)和三個(gè)中斷程序組成。
4.1主函數(shù)（包括它調(diào)用的子函數(shù)）
主函數(shù)首先檢測交換網(wǎng)板上的各種設(shè)備，初始化整個(gè)系統(tǒng)，然后開始一個(gè)主循環(huán)，在系統(tǒng)上電狀態(tài)下程序總在這個(gè)循環(huán)中進(jìn)行。在沒有中斷或復(fù)位請求的情況下，循環(huán)檢測各功能模塊的執(zhí)行標(biāo)志位，當(dāng)標(biāo)志位有效時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)的功能模塊。
主函數(shù)的概要流程如圖2所示。
4.2中斷處理程序
三個(gè)中斷處理程序分別是：
�。�1）定時(shí)器中斷處理程序，完成周期性功能模塊標(biāo)志位的產(chǎn)生。
（2）外部中斷1，完成來自HSCX的數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)及應(yīng)答數(shù)據(jù)的發(fā)送功能。
�。�3）串口中斷，實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)及應(yīng)答數(shù)據(jù)的發(fā)送功能。
5實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
為檢測系統(tǒng)是否能夠穩(wěn)定地運(yùn)行，在軟件中設(shè)計(jì)了FUNC_TEST子函數(shù)。孩子函數(shù)負(fù)責(zé)向交換芯片的每個(gè)端口發(fā)送14個(gè)數(shù)據(jù)包，其中數(shù)據(jù)域的內(nèi)容為隨機(jī)值，這些數(shù)據(jù)在交換芯片內(nèi)部循環(huán)，形成一定的負(fù)載流量，模擬路由器的實(shí)際工作環(huán)境。經(jīng)檢沒，整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定。處理器DS80C320完成了本交換網(wǎng)板控制模塊的控制功能。
【基于DS80C320的路由器交換網(wǎng)板控制模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)】相關(guān)文章：
基于DSP的擴(kuò)頻電臺(tái)基帶模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)08-06
基于DS80C320的主從逆變電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)08-06
基于VME的星載上行數(shù)據(jù)模塊測試平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)08-06
基于單片機(jī)控制的數(shù)字氣壓計(jì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)08-06
單片機(jī)控制GSM模塊實(shí)現(xiàn)短信收發(fā)的軟件設(shè)計(jì)08-06
實(shí)現(xiàn)基于Spring框架應(yīng)用的權(quán)限控制系統(tǒng)08-19
一種基于DSP控制的液晶顯示屏的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)08-06