1 MPC8280芯片介绍
用于通信领域的PowerPC处理器系列的MPC8280,它是一块多功能通信处理器,采用双内核的结构,即PowerPC内核G2和通信处理模块CPM专用内核CP。两个内核工作在不同的时钟频率。G2内核和通用一般处理器功能相似,主要执行高层代码,完成对于外设的控制与管理;CP处理器内核处理具体底层通信协议,通信处理模块CPM部分还包含了各种丰富的通信控制外围模块,这些外围模块几乎支持各种常见的底层传输协议,通过灵活设置这些外围通信模块实现具体应用中的协议。图1是MPC8280内部构架图。
2 系统总体设计
2.1 设计思想
参考IMA功能单元的参考模型,可以得出IMAE1的数据处理功能流程图,如图2所示,主要完成物理层、TC子层、IMA子层、ATM层和AAL层的协议解码,图中PMD链路接口负责接收来自E1链路上的ATM信息,经过成帧模块处理后,发送到IMA协议处理模块,还原为标准的ATM信元流,送到进行ATMSAR—PDU处理,提取链路信息,发送到上位机进行分析、处理。
2.2 硬件总体设计
选用基于PCI接口芯片的数据采集的设计方案,采用板级处理机的方式,由板级处理机完成数据的重组和分组,再将组装好的数据上传,这样数据组装和数据上传并行工作,能够有效地减轻PC机的负担,同时还能实现硬件层数据过滤功能。硬件设计如图3所示。系统由保护线路接人IMA E1传输线路,经过E1成帧器转化为PCM E1帧,再将多路IMA E1送入IMA处理器,形成ATM信元流,通过MPC8280进行ATM适配,组装成PDU数据,再将PDU数据通过PCI接口上传到上位机进行协议解码和分析。
3 各个功能模块的设计
3.1 多PHY的UTOPIA接口设计实现
该系统实现了IMA E1数据的采集和仿真功能,所以需要2个通道的数据传输,同时由于需要MPC8280进行处理,所以整个物理层模块和MPC8280之间的数据交互,和单个通道时完全有所不同。UTOPIA接口是ATM网络层和物理层之间的标准传输接口。它的运行模式有单PHY模式以及多PHY模式。单PHY模式即物理层接口只有一个,而多PHY情况下有多个物理层接口交互,这种情况下面就必须考虑怎么来进行接口交互的轮询选择问题,下面为MPC8280的UTO~PIA接口的详细信号描述。
由图4可以看到,UTOPIA接口传输信号主要由接口时钟信号、数据传输信号、信元级的握手控制信号以及轮询地址信号组成。UTOPIA接口接收和发送通道的控制信号是独立的,它的工作模式分为主模式和从模式。在该设计中需要由MP(28280主动来轮询控制多个物理层器件的ATM信元的传输,所以MP(28280侧UTOPIA接口工作为主模式。对于物理层器件来说,在进行信元传输时,要接收来自MPC8280发起的各种控制与轮询,所以物理层侧UTOPIA接口工作为从模式。当UTOPIA接口工作在多PHY的情况下,MP(28280 UTC)PIA接口支持2种多PHY的操作模式:
直接轮询方法 利用CLAV[3~0],以及地址ADD[O,1],总共支持4片物理层器件。每个物理层器件1个收发CLAV,同时公共使用地址ADD[0,1]。每个cLAV的操作与单个时操作是一样的。
单CLAV轮询 利用1个CLAV以及ADD[4~0],ATM控制器轮询所有激活的物理层器件,从0X0~FPSMR[LAST_PHY]中写入地址。所有物理层器件共用1个收发CLAV,同时使用公共地址ADD[0~4]。
3.2 PCI接口设计
PCI局部总线在CPU和外部设备之间插入复杂的管理层,用此协调数据传输,并提供一致的总线接口,形成了开放的局部总线标准,而不依赖于CPU芯片。PCI总线是与CPU异步工作的,总线上的工作频率固定为66 MHz。有32位和64位2种数据宽度的标准,数据传输率最高分别为132 MB/s和264 MB/s。它能支持多种外设,在高频率下保持最佳性能。PCI还支持总线控制技术,允许智能设备在适当时取得总线控制权,以加快数据传输。在一定意义上可以认为PCI局部总线解决了高性能的CPU处理能力和低效的系统结构之间的瓶颈问题。
在该设计中,采用专用PCI接口芯片实现PCI接口,采用的MP(:8280处理器中就集成了PCI接口逻辑功能,所以只需要具体配置处理器内部相应模块寄存器实现其功能。图5为PCI桥在整个网络处理器内部的功能框图。