PowerPC嵌入式系統(tǒng)中的以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì)

l 引 言
PowerPC是1993年IBM，Apple和Motorola公司(其半導(dǎo)體部門現(xiàn)在分拆為Freescale公司)聯(lián)盟的共同設(shè)計(jì)的。PowerPC技術(shù)以RISC(精簡指令集計(jì)算機(jī))為基礎(chǔ)，該技術(shù)由IBM的POWER(性能優(yōu)化的增強(qiáng)RISC)體系結(jié)構(gòu)而來。因PowerPC芯片具有高性能和低功耗的特點(diǎn)，主要應(yīng)用在嵌入式系統(tǒng)。MPC7410是新一代G4處理器，通過加入A1tiVec技術(shù)，處理能力達(dá)到4G FLOPS，而1．8V的低電壓操作大大降低了芯片的功耗，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。MPC7410內(nèi)部主頻最高為500 MHz，每個(gè)時(shí)鐘周期最多可以執(zhí)行8條指令，其中包括4條矢量運(yùn)算(A1tiVec)指令和2條整型指令。系統(tǒng)采用MPC7410為核心處理器搭建嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)。利用Tsi107芯片組的PCI接口連接以太網(wǎng)。網(wǎng)口是系統(tǒng)非常重要的通信接口，通常情況下操作系統(tǒng)映像的下載以及與外界的通信都是通過以太網(wǎng)口進(jìn)行的。文中介紹了以太網(wǎng)接口硬件設(shè)計(jì)和VxWorks BSP的開發(fā)。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述
整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

在系統(tǒng)中使用了Motorola公司的RISC處理器Pow―erPC7410作為核心處理器，該處理器具有高性能和低功耗的特點(diǎn)，外接一個(gè)2 MB L2作為二級(jí)緩存，以提高運(yùn)算速度。以Tundra公司為PowerPC專門設(shè)計(jì)的橋芯片／存儲(chǔ)器控制器Tsil07作為北橋芯片，利用60X總線和MPC7410相接，用以把60X總線信號(hào)轉(zhuǎn)化為PCI總線信號(hào)，并管理FLASH和SDRAM。此設(shè)計(jì)充分利用60X總線高數(shù)據(jù)傳輸速率和優(yōu)秀的連接性能，發(fā)揮了MPC7410的高可靠性和強(qiáng)大的處理能力，使該硬件平臺(tái)具有很高的性能。

3 Tsil07的PCI接口
Tsil07的PCI接口與PCI 2．1規(guī)范兼容。使用一個(gè)32位地址／數(shù)據(jù)復(fù)用線。在PCI總線和處理器或本地memory之間提供內(nèi)部緩沖。處理器讀和寫操作分別有1個(gè)32 B緩沖，memory操作具有2個(gè)32 B讀緩沖和2個(gè)32 B寫緩沖。PCI總線使用中央仲裁方式，每一個(gè)master都有它自己的請(qǐng)求(REQ)和獲得(GNT)信號(hào)?？赏ㄟ^一個(gè)簡單的請(qǐng)求――獲得握手獲得總線的控制權(quán)。仲裁在前一個(gè)訪問時(shí)發(fā)生，故不會(huì)占用PCI總線的周期。
Tsil07為自身和另外最多5個(gè)PCI總線master提供總線仲裁邏輯，可通過設(shè)置PCI仲裁控制寄存器(PACR)的位15決定是否使能(置為1)或禁止(置為O)片內(nèi)PCI仲裁器。在復(fù)位信號(hào)(HRESET)為高時(shí)采集SDMA9以確定片內(nèi)PCI仲裁器被使能(低)或禁止(高)。
片內(nèi)PCI仲裁器使用一個(gè)可編程的、兩級(jí)、round―robin仲裁算數(shù)邏輯，5個(gè)外部master的每一個(gè)，加上Tsi107使用PACR中的適當(dāng)位被編成2個(gè)優(yōu)先級(jí)，高或低。低優(yōu)先級(jí)組在高優(yōu)先級(jí)組中共同占用一個(gè)總線請(qǐng)求傳輸通道。系統(tǒng)中如果有N個(gè)高優(yōu)先級(jí)設(shè)備和M個(gè)低優(yōu)先級(jí)設(shè)備，則每一個(gè)高優(yōu)先級(jí)設(shè)備最少會(huì)得到總線傳輸，每個(gè)低優(yōu)先級(jí)的設(shè)備最少會(huì)得到總線傳輸。

4 地址映射關(guān)系
根據(jù)Tsi107在電路中所起的作用它的工作方式可以分為2種，host mode和agent mode。在host mode，Pow―erPC是整個(gè)板子的主CPU，Tsi107管理整個(gè)系統(tǒng)的Memory和PCI總線。在agent mode，PowerPC系統(tǒng)是一個(gè)PCI設(shè)備，Tsi107負(fù)責(zé)和PCI主橋通信，管理這個(gè)PCI設(shè)備局部的memory。整個(gè)PowerPC系統(tǒng)受PCI主橋管理。在本系統(tǒng)中Tsi107工作在host mode。Tsil07在host mode時(shí)可采用2種地址映射方式，map A和map B。在復(fù)位時(shí)通過地址映射配置引腳SDBA0選擇地址映射方式。如果Tsi107工作在host mode并且SDBA0上拉，則Tsil07使用map B。建議不使用map A，使用map B時(shí)，PowerPC和PCI的地址映射關(guān)系如表1所示。