基于MPC8260和VxWorks的网络通信平台的实现

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针针针针RRRx缓存存图3一9BD与bueffr间定位关系示意图3.5.2快速以太网的实现MpC826O的FCC(FastCommunicationController，快速通信控制器)可通过8260的内部寄存器配置来实现不同的协议如HDLC、ATM、ETHERNET、透明传输等。同时FCC也有相应的物理接口如快速以太网接口Mll、ATM接口UTOPIA等。当FCC编程为某一个特定协议或模式后，它就执行相应的数据链路层工作。通过设置与FCC有关的寄存器和参数RAM来实现上述功能。每个FCC都有如下的寄存器和参数RAM:.通用模式寄存器CFMR，与使用的协议无关，可通过设置其中的MODE位来选择需要的协议，例如当某个FCC的GFMR的MODE设置为Ox1100，那么此FCC就执行快速以太网控制的功能。.与协议相关的寄存器FPSMR.数据同步寄存器FDSR，用于接收数据的同步，快速以太网模式下应设置为OxD555。.FCC命令发送寄存器FTODR，可使CP处理新的帧而不必等待通常的256个发送时钟查询时间。.中断事件寄存器FCCE。.中断屏蔽寄存器FCCM，控制是否启用FCCE中相应的中断。.状态寄存器FCC，显示RxD线上的实时状态。第三章MPC8260网络通信平台硬件电路设计.参数RAM，分成对所有协议相同部分和针对不同协议部分。当FCC工作在快速以太网模式下，需对其相应寄存器进行配置。接收和发送的以太网帧都存储在buffer中，我们将buffer设在了外部存储空间中。以太网帧的格式如图3-10所示。图3-10 MPC8260中存放的以太网帧格式接收buffer的大小由参数RAM中的参数MRBLR确定，可以动态修改。发送buffer的大小由TxBD[Data Length」确定。使FCC最终实现以太网通信，还需要在FCC口外加一个物理接口器件，来完成快速以太网发送和接收功能。本系统中，物理层器件采用Intel公司的LXT970A实现物理层功能。连接电路图如图3-11所示。MPC8260 LXT970A图3-11 MPC8260与以太网物理器件LXT970A连接示意图LXT970A是一个十分优异的物理层设备，通过它的媒体独立接口(MII很第三章MPC826o网络通信平台硬件电路设计容易连接到MPC8260的快速以太网控制器。LXT970A可以通过自动协商、并行检测或者人工控制来决定是工作在100Mbps还是1 OMbps方式。它能实现符合IEEE802.3标准的所有应用;能直接驱动1 OOBASE-TX或者l OBASE-TX;能够实现在>EEE802.3 1 OOBASE-X标准中定义的物理代码子层(Physical CodingSublayer}、物理媒体附属子层(P场sical Media Attachment)以及用于1 OOBASE-TX连接的物理媒体相关子层(CPhysical Media Dependent)的所有功能。它提供标准的C SMA/CD或者全双工操作，能够通过MDIO口或者硬件控制引脚进行配置。3. 5. 3 MPC8260的RS232接口在本系统中，设计的RS

RS232接口用于与PC机相连调试VxWorks程序或者作为低速数据通信接口。在调试过程中，开发板通过RS232接口将单板的引导信息重定向到显示终端。在系统运行过程中，开发板可以通过RS232接口配置一些受控设备，通过RS232接口接收受监控设备所传来的测量数据，并通过RS232接口向受监控设备发送命令字。RS232接口的第二层采用CTART异步通信协议。本系统中将MPC826Q的SCC1和SCC2配置为UART控制器，用于实现RS232总线接比波特率定为960Qbitls o.本系统中采用的接口芯片是MAXIM公司的MAX3241E。此芯片为3.3 V供电，传输速率可达120kbps，工作时只需要3 OOuA电流。连接电路如图3-12所示图3-12 MPC8260的RS232连接图第三章MPc826o网络通信平台硬件电路设计3.5.4ATM接口本系统设置了ATM接口，可以方便的与其它ATM设备进行通信，它采用MPes26o的灯M控制器，实现155Mbps用户网络接口(UNI，userNewtorkInterafce)。ATM芯片通过UTOPIA(一种接口标准)连接到MPC826O的FCCI，采用PMC一SEIRA公司的PM5350A丁M收发器。由MPC826O存储控制机制GPCM来控制PM535O，从而实现对ATM收发器的控制。由于PM535O是SV接口电压，而MPC826O是3.3V接口电压，因此在MPC826O和PM535O之间加入缓冲器LCX541。可以通过修改BCSRI中的ATMEN*比特来使能或禁止ATM收发器。当ATMEN*无效(一1)时，MpC826o可对PM535o的微控制器进行控制，从而配置PM535O。UNI的中断输出连接到MpC826O的Dp6/CSEO/IRQ6*引脚。这样在MPCs26o和ATMLJNI之间能实现基于握手的中断和基于握手的查询。此引脚是漏极开路「1，因此需要上拉。ATM的复位输入是由MpC826o的HRESET*信号驱动，因此只要发生硬复位，UNI也一起复位。将BCSRI中的ATMRSTt匕特位写l或者将PM535O的MasterReset以及Identiyf几oadMeterS寄存器写l同样能实现复位。UNI的发送和接收时钟由一个19.44MHz、SV供电的时钟发生器提供，而发送和接收FIFO的时钟是由MPC826O的CLKll引脚提供。ATM收发器有收发提示功能，通过设定PM5350的相应寄存器实现。当成功发送或接收一个ATM信元之后，在PM5350的OUTI和OUTO引脚便产生一个100ms的脉冲，在这两个引脚分别接一个发光二极管便可以指示收发操作。ATM通过光纤接口连接到物理层。部分引脚连接电路如图3一13所示。RXPRTYT[7R5OCRRDENBFCIKTXPRTY︹了rlesTATDT5OCTFCLKTWRENBMMMPCCC88826000AAATMMM控控制器器光光光光光光光光光光光光纤纤PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPM535OOOOO接口口lll〕〕REFCLKKKKKHFBR一一5555555555555555555555555555555555520555，，」」」」」...卜~~~~~~~~~二二二二二二二二...，，，，、、〕.....jjj」.........卜~~~~~二二二二二二二二11111119.44

44MMMMMMMHzzz图3一13ATM接口连接图第三章MPC8260网络通信平台硬件电路设计3.6 COP/JTAG接口MPG8260具有通用片内处理器COP C common on-chip processor)功能，因此可通过内部读取扫描链而达到调试目的，也可把它作为连接MPG8260内核的串行接口从而实现仿真功能。在设计开发板时，增加COP接口对整个系统来说，只是很少的开销，但是在早期的系统开发过程中，却能提供很大的方便。因此在设计此通信平台时，增加了COP/JTAG接口。COP接口采用标准的16针连接器，引脚信号如图3-14所示。一丁、产、﹄︸︸﹄﹄︸︸︸自.0.曲00。2 4 6 6 0 2 46月J月1月1月旧1 3 57，11 1315白.0 .0 Oe礴︸侧一一﹃︸工W-- 工w--1﹃一S一州一丁一S一K一C图3-14 COPIJTAG引脚信号描述COP接口连接到MPC8260的JTAG端口，其中包括一些额外的状态监视信号。表3-3给出了每个信号引脚的详细描述。表3-3 GOP/JTAG接口引脚描述┌───┬─────┬──────────┬──────────────┐│引脚 │连接 │描述 │说明 │├───┼─────┼──────────┼──────────────┤│1 │TDO │Test Data Out │ │├───┼─────┼──────────┼──────────────┤│2,8,1Q│N.C. │No Connect │悬空，不连接 │├───┼─────┼──────────┼──────────────┤│3 │TDI │Test Data In │ │├───┼─────┼──────────┼──────────────┤│4 │TRST* │Test Reset │连接到MP`C8260的TRST*引 ││ │ │ │脚，通过1K的电阻下拉到地 │├───┼─────┼──────────┼───┬──────────┤│5 │QREQ* │Quiescent Request │连接到│} MPC8260的Q朋Q*引脚│├───┼─────┼──────────┼───┼──────────┤│6 │V33 │I/O电源 │连接到│}33V │├───┼─────┼──────────┼───┴──────────┤│7 │TCK │Test Clock │ │├───┼──

───┼──────────┼──────────────┤│9 │TMS │Test Mode Select │ │├───┼─────┼──────────┼──────────────┤│11 │SRESET* │Soft Reset │用漏极开路门连到MPC826。的 │├───┼─────┼──────────┤SRESET*和IIRESET*引脚 ││13 │IIRESET* │Hard Reset │ │├───┼─────┼──────────┼──────────────┤│14 │KEY │Mechanical Keying │未用，悬空 │├───┼─────┼──────────┼──────────────┤│15 │CKSTP OUT*│Checl} Stop output │通过1QK电阻上拉到3.3V │├───┼─────┼──────────┼──────────────┤│12,16 │CND │System Ground Plane │连到数字地 │└───┴─────┴──────────┴──────────────┘第三章MPC8260网络通信平台硬件电路设计由表3-3可以看出，GOP/JTAG的11, 13脚由于连接到MPG8260的SRESET*和I}RESET*引脚，因此它可控制MPG8260的复位。为了确保在没有连接COP时，JTAG链能够在上电复位时正确的初始化，故将TRST*下拉。这样，如果连接了GOP，便可以由它驱动TRST*'o通过GOP}JTAG接口，可连接调试器用来进行系统调试。调试器通过以太网口、串口、并口等方式与主机相连。连接方式如图3-15所示。图3-153. 7本章小节本章主要讨论了网络通信平台的部分硬件电路的设计思路以及实现。一着重分析了复位、时钟、缓冲电路;简单介绍了存储器的扩展;详细说明了通信接口模块的实现。第四章嵌入式实时操作系统Vwxorks第四章嵌入式实时操作系统Vxworks4.1嵌入式操作系统及其应用背景4.1.1应用挑战在嵌入式系统应用中，8位数据总线CPU的资源较少，任务相对简单，程序员编写应用程序就能管理CPU资源。当采用犯位总线CPU时，CPU的资源量大，寻址可达到4GB空间，处理能力很强，可以实现实时多任务并发处理，若采用手工编制CPU管理程序，面对复杂的应用，很难发挥出犯位CPU的处理能力，开发出高效可靠的应用系统。管理CPU的系统软件是每一个系统所必需的，不同的CPU平台，差异很大。如果都要应用系统的开发者自己完成，那么每次都要重复开发，造成不必要的资源浪费，势必会延长开发周期，增加开发成本。而且CPU管理是整个系统的基础，任何缺陷都可能

引起严重的问题，这样，就使开发者耗费大量的精力放在与应用无关的系统管理上。基于以上的原因，嵌入式操作系统应运而生。4.1.2Vxworks简介xvwbrks是美国WindRiversystem公司(以下简称风河公司，即wRs公司)推出的一个实时操作系统。WRS公司组建于1981年，是一个专门从事实时操作系统开发与生产的软件公司，该公司在实时操作系统领域被世界公认为是最具有领导作用的公司。作为业界优秀的嵌入式实时操作系统，VxwbkrS具有以下显著特点:1.可靠性操作系统的用户希望在一个工作稳定，可以信赖的环境中工作，所以操作系统的可靠性是用户首先要考虑的问题。而稳定、可靠一直是VxwbkrS的一个突出优点。自从对中国的销售解禁以来，VxwbrkS以其良好的可靠性在中国赢得了越来越多的用户。2.实时性实时性是指能够在限定时间内执行完规定的功能并对外部的异步事件作出响应的能力。实时性的强弱是以完成规定功能和作出响应时间的长短来衡量的。VxwbkrS的实时性做得非常好，其系统本身的开销很小，进程调度、进程间通信、中断处理等系统公用程序精练而有效，它们造成的延迟很短。Vxwbrks提供的多任务机制中对任务的控制采用了优先级抢占(PreemPtivePrioriyt第四章嵌入式实时操作系统Vwxorksscheduling)和轮转调度(Round一Robinscheduling)机制，也充分保证了可靠的实时性，使同样的硬件配置能满足更强的实时性要求，，为应用的开发留下更大的余地。3.可裁减性用户在使用操作系统时，并不是操作系统中的每一个部件都要用到。例如图形显示、文件系统以及一些设备驱动在某些嵌入系统中往往并不使用。VxwbkrS由一个体积很小的内核及一些可以根据需要进行定制的系统模块组成。VxwbrkS内核最小为sBk，即便加上其它必要模块，所占用的空间也很小，且不失其实时、多任务的系统特征。由于它的高度灵活性，用户可以很容易地对这一操作系统进行定制或作适当开发，来满足自己的实际应用需要。正是因为VxwbrkS具有以上显著特点，故本系统选用VxwbkrS操作系统。4.1.3Vxworks主要的应用领域嵌入式操作系统VxwbrkS的主要应用领域如表4一1所示表4一1嵌入式操作系统VxwbkrS的主要应用领域应用领域数据网络远程通信医疗设备消费电子交通运输计算机外围设备数字图像工业航空多媒体示例以太网交换机、路由器、网桥、网络集线器、远程接入服务器、异步传输模式交换机、帧中继交换机电信专用分组交换机和自动呼叫分配器、CD交换系统、蜂窝电话系统、xDSL和电缆调制解调器核磁共振

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