基于BCM5615和BCM5615的EPON系統(tǒng)ONU設(shè)計(jì)

　　C*OLE和EMS接口電路

　　串行通信通過(guò)MAX232芯片實(shí)現(xiàn)，工作在3.3V工作電壓，它的體積比較小，工作穩(wěn)定。通過(guò)串口可實(shí)現(xiàn)對(duì)ONU的網(wǎng)絡(luò)管理。使用常用的PHY芯片RTL8139擴(kuò)展一個(gè)10Mbps網(wǎng)口，使得在Bootloader代碼引導(dǎo)系統(tǒng)后，通過(guò)該網(wǎng)口下載Linux內(nèi)核代碼，系統(tǒng)運(yùn)行后通過(guò)該網(wǎng)口對(duì)ONU進(jìn)行WEB管理。

　　交換模塊接口設(shè)計(jì)

　　以太網(wǎng)交換模塊由1個(gè)BCM5615交換芯片、3個(gè)BCM5228B PHY芯片、1個(gè)BCM5221PHY芯片、1個(gè)HDMP-1636A千兆SERDES和SDRAM芯片組成。該模塊提供1個(gè)千兆光口(1000BASE-LX)，25個(gè)百兆光口(100BASE-FX)，是實(shí)現(xiàn)ONU功能的核心部分。一個(gè)千兆口作為PON的接收端口，接收OLT廣播發(fā)送的數(shù)據(jù)包;另一個(gè)千兆口連接成百兆口，作為PON的發(fā)送端口，向OLT發(fā)送數(shù)據(jù)，該端口發(fā)射的是特殊波長(zhǎng)的光。通過(guò)特殊的交換機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)ONU與OLT的連接。

　　BCM5615芯片簡(jiǎn)介

　　BCM5615是集成多層交換芯片，是以太網(wǎng)交換模塊的核心。它具有24個(gè)10/100Mbps和2個(gè)10/100/1000Mbps以太網(wǎng)口;具有2層和3層交換和27層過(guò)濾功能;可實(shí)現(xiàn)全線速交換，交換速率達(dá)670萬(wàn)包/秒;支持IEEE 802.1Q.D;具有256KB的內(nèi)部數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)器，可以用SDRAM擴(kuò)展64MB外部數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)器。

　　本設(shè)計(jì)選用3片BCM5228B來(lái)提供24個(gè)PHY端口。BCM5228B是物理層器件，單片內(nèi)包含8個(gè)獨(dú)立的PHY(端口)。BCM5615通過(guò)串行MII管理接口管理3個(gè) BCM5228B芯片的24個(gè)PHY端口，系統(tǒng)對(duì)BCM5228B的訪問(wèn)就是通過(guò)轉(zhuǎn)化為BCM5615的串行MII管理接口上的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。BCM5228B每個(gè)PHY端口的管理地址由PHYADD[4：：0]引腳設(shè)置，若BCM5228B的PHYADD[4：：0]為PHYAD，則每片8個(gè)端口對(duì)應(yīng)的管理地址分別為ADDR=PHYAD+ PORTX，PORTX為每個(gè)PHY端口的編號(hào)。

　　時(shí)鐘電路

　　BCM5615的芯核時(shí)鐘由133MHz的晶振產(chǎn)生,設(shè)計(jì)PCB時(shí)，應(yīng)盡量靠近BCM5615的時(shí)鐘輸入引腳,BCM5615的GMII時(shí)鐘與MII時(shí)鐘均為125MHz，由125MHz的晶振通過(guò)74LCX245緩沖后產(chǎn)生四路125MHz的時(shí)鐘源，輸入到BCM5615的GMII_CLKIN引腳和3片BCM5228的REF_CLK引腳。注意連接到BCM5228B的時(shí)鐘線應(yīng)該等長(zhǎng)，不管千兆口是否使用，GMII_CLKIN的時(shí)鐘都必須提供。

　　系統(tǒng)復(fù)位電路

　　系統(tǒng)復(fù)位電路采用IMP811復(fù)位芯片,通過(guò)74LCX245緩沖后產(chǎn)生多路復(fù)位信號(hào),分別接到各個(gè)芯片的復(fù)位引腳。為了可靠復(fù)位,要求復(fù)位信號(hào)的上升沿不能有振蕩現(xiàn)象發(fā)生。

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　本文選擇Linux作為操作系統(tǒng)，使用Broadcom公司提供的軟件開發(fā)包SDK開發(fā)BCM5615的驅(qū)動(dòng)程序。PPCBOOT是獨(dú)立于其它軟件的，它只負(fù)責(zé)初始化并配置有關(guān)硬件，然后調(diào)用Linux內(nèi)核映像引導(dǎo)操作系統(tǒng)運(yùn)行，其它軟件分為用戶空間程序和內(nèi)核空間程序兩大部分。在內(nèi)核空間運(yùn)行嵌入式Linux操作系統(tǒng)、BCM5615驅(qū)動(dòng)程序、RTL8139網(wǎng)口驅(qū)動(dòng)程序、實(shí)現(xiàn)STP的STP內(nèi)核模塊、為方便整個(gè)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)而采用的虛擬設(shè)備VND和VCD。它們之間的接口關(guān)系是：Linux提供內(nèi)核API給BCM5615驅(qū)動(dòng)和其它Linux可動(dòng)態(tài)加載內(nèi)核模塊，如STP、VND、VCD、RTL8139網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)等。

　　ASIC驅(qū)動(dòng)

　　ASIC 驅(qū)動(dòng)主要是完成對(duì)BCM5615的初始化和配置工作，并為上層服務(wù)提供接口。其中SAL 層的目的就是把操作系統(tǒng)所提供的各種服務(wù)映射為驅(qū)動(dòng)程序本身的API。第二層即中間層，也可以說(shuō)是整個(gè)驅(qū)動(dòng)程序的核心層，它建立在SAL 之上，其設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是提供底層寄存器和存儲(chǔ)器的訪問(wèn)、PCI 總線操作、DMA 操作以及中斷處理函數(shù)等。驅(qū)動(dòng)程序的頂層是API層，它建立在DRV層之上，是對(duì)DRV 有關(guān)部分的封裝，從而為上層的其他軟件模塊提供各種服務(wù)，其他模塊通過(guò)調(diào)用這一層的函數(shù)來(lái)訪問(wèn)和控制ASIC。ASIC 驅(qū)動(dòng)提供的API 對(duì)用戶進(jìn)程來(lái)說(shuō)是無(wú)法直接調(diào)用的，因此本文設(shè)計(jì)了一個(gè)虛擬的字符設(shè)備(TTY)，并編寫其驅(qū)動(dòng)程序，同時(shí)在/dev 目錄下用mknod 命令建立相對(duì)應(yīng)的字符設(shè)備文件。

　　對(duì)操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，BCM5615的26 個(gè)端口對(duì)應(yīng)于一個(gè)物理PCI 設(shè)備，即ASIC，它們共享一個(gè)PCI通道和地址空間。這給那些與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備緊密相關(guān)的軟件帶來(lái)不少麻煩，因此可以把26 個(gè)端口設(shè)計(jì)成26 個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(VND)并編寫其驅(qū)動(dòng)程序。因此，SNMPD 和生成樹協(xié)議軟件所看到的是26 個(gè)虛擬網(wǎng)卡，和普通的網(wǎng)卡并無(wú)區(qū)別。

　　結(jié)語(yǔ)

　　本文采用波分多址(WDMA)實(shí)現(xiàn)的EPON系統(tǒng)，與同類產(chǎn)品相比較，有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、性能好、易于升級(jí)、系統(tǒng)造價(jià)低的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在寬帶接入網(wǎng)中獲得重要應(yīng)用