1MPC8280的AAL2適配與DMA通道驅(qū)動(dòng)軟件的實(shí)現(xiàn)

1 引言

在B-ISDN(寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng))ATM參考模型中，AAL(ATM適配層)介于ATM層和應(yīng)用程序之間，主要負(fù)責(zé)ATM層與高層間的信元轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程。不同的AAL支持不同的流量或服務(wù)類型。對(duì)于ATM傳輸，AAL2提供同步模式、面向連接、可變比特速率傳輸，而AAL5提供異步模式、面向連接、可變比特速率傳輸。在TD-SCDMA網(wǎng)絡(luò)中，ATM適配層AAL5用于傳輸所有控制協(xié)議和Iu接口的PS域用戶數(shù)據(jù)，其他接口用戶數(shù)據(jù)傳輸則使用AAL2。由于AAL5的處理比AAL2簡(jiǎn)單得多，目前大部分的網(wǎng)絡(luò)處理器都只支持AAL5的適配，不適合TD網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀的應(yīng)用。MPC8280不僅支持AAL5，還可實(shí)現(xiàn)AAL2的適配，本文介紹了MPC8280對(duì)AAL2的處理機(jī)制，以及PCI DMA驅(qū)動(dòng)軟件的實(shí)現(xiàn)。

2 ATM控制器

ATM控制器通過(guò)Utopia2端口實(shí)現(xiàn)ATM和AAL適配層協(xié)議，可工作在主、從模式下。它能以155 Mb／s的全雙工速率支持AAL5、AAL2、AAL1和AAL0的分段(segmentation)與重組(SAR)功能以及CP-CS子層協(xié)議。對(duì)每個(gè)虛擬信道VC，ATM控制器的步速控制器單元APC生成信元的發(fā)送速率，以滿足CBR、VBR、ABR以及非特定速率的發(fā)送需求。APC單元采用漏斗機(jī)制調(diào)節(jié)VBR。APC單元也采用8個(gè)優(yōu)先級(jí)實(shí)時(shí)控制ATM信道的發(fā)送。ATM控制器執(zhí)行ATM論壇(UNI-4.0)ABR流控技術(shù)，為了實(shí)現(xiàn)反饋速率適配，它可以生成前向和后向資源管理信元RM和ATM論壇規(guī)定的浮點(diǎn)運(yùn)算。ABR的流控通過(guò)硬件和芯片固件調(diào)整引入RM信元帶來(lái)的潛在延遲，無(wú)需軟件干預(yù)。

3 DMA控制器

PCI橋的DMA控制器用于傳輸603e核或主機(jī)的數(shù)據(jù)塊。數(shù)據(jù)的搬移發(fā)生在PCI或者60總線上。PCI橋的DMA模塊有4個(gè)高速的DMA通道，傳輸帶寬210 Mb／s。這4個(gè)信道共同分享144 B的DMA專用緩沖空間，用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和發(fā)送。603e核和PCI主控器都可以初始化DMA的傳輸。DMA控制器可工作在鏈表模式或直接訪問(wèn)模式。對(duì)每個(gè)傳輸段，按照裝載的描述器的信息DMA控制器開(kāi)始傳輸。一旦當(dāng)前段傳輸完，DMA控制器就從內(nèi)存中讀取下一個(gè)描述器的信息，然后開(kāi)始下一個(gè)DMA傳輸。如果當(dāng)前描述器是鏈表中的最后一個(gè)，或者有錯(cuò)誤發(fā)送，此進(jìn)程結(jié)束。DMA控制器框圖如圖1所示。

4 AAL2的適配

AAL2適用于傳輸?shù)退俾收Z(yǔ)音流量。AAL2分為通用部分子層(CPS)和服務(wù)特定會(huì)聚子層(SSCS)。AAL2的數(shù)據(jù)單元的分段與重組情況如圖2所示。

ATM層一個(gè)ATM信元的凈荷可以裝載一個(gè)或多個(gè)CPS包，多個(gè)CPS包在CPS子層組成CPS-PDU，多個(gè)CPS-PDU在SSSAR子層組成SSSAR-PDU，多個(gè)SSSAR-PDU最后組成一個(gè)SSSAR-SDU。圖2中的STF域表示在一個(gè)ATM信元中第一個(gè)CPS包的起始偏移位置，是一個(gè)非常重要的域。AAL2的適配模塊由初始化模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊組成。

4.1初始化模塊

初始化模塊負(fù)責(zé)將FCC1配置成ATM模式以實(shí)現(xiàn)ATM控制器功能，主要完成對(duì)ATM參數(shù)表、APC控制器、中斷隊(duì)列、壓縮地址映射表、以及時(shí)鐘和Utopia2的接口配置，該模塊還用于對(duì)PCI橋的進(jìn)行初始化。

4.2數(shù)據(jù)發(fā)送模塊

上層應(yīng)用通過(guò)API接口，使用DMA通道將發(fā)送消息隊(duì)列中的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給發(fā)送模塊，發(fā)送模塊從消息隊(duì)列中取得數(shù)據(jù)幀和其對(duì)應(yīng)的通道號(hào)，將通道號(hào)寫(xiě)入ATM參數(shù)表，完成TCT表、CID表、TxQD和TxBD表的初始化；將數(shù)據(jù)幀寫(xiě)入發(fā)送緩存DataBuffer中，并設(shè)置該緩存所對(duì)應(yīng)的TxBD(發(fā)送緩存描述符)的R(Ready)標(biāo)志位；隨后APC自動(dòng)步長(zhǎng)控制單元根據(jù)通道所對(duì)應(yīng)速率、優(yōu)先級(jí)等參數(shù)，將該通道的通道號(hào)插入相應(yīng)調(diào)度表中，根據(jù)優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法進(jìn)行調(diào)度，激活CPCR進(jìn)行發(fā)送，最后通過(guò)U-topia2接口發(fā)送到PHY層，查看發(fā)送中斷隊(duì)列驗(yàn)證發(fā)送是否成功。數(shù)據(jù)發(fā)送流程如圖3所示。

4.3數(shù)據(jù)接收模塊

ATM控制器收到信元后，根據(jù)從信頭中提取的VPI和VCI值在壓縮地址映射表中查找其所對(duì)應(yīng)的通道號(hào)Ch_Num，如果沒(méi)有找到相匹配的通道，則將該信元丟棄。如果找到相匹配的通道，則找到接收初始配置形成的接收鏈表RCT；然后根據(jù)信元凈荷里的CID值找到接收初始配置形成的CID表、RxQD表；最后互相映射，一起找到接收初始配置形成的RxBD表，把該通道真正的消息體存儲(chǔ)在所對(duì)應(yīng)的接收緩存中。根據(jù)接收信元是處理到的CPS子層，還是SSSAR子層，ATM控制器完成信元的重組SAR。如果收到的信元是數(shù)據(jù)幀的最后一個(gè)信元，ATM控制器就會(huì)在接收中斷隊(duì)列中增加一個(gè)接收幀中斷隊(duì)列條目，同時(shí)設(shè)置FCCE寄存器的GINTx的相應(yīng)位產(chǎn)生一個(gè)全局中斷標(biāo)志。數(shù)據(jù)接收模塊根據(jù)觸發(fā)的接收中斷隊(duì)列條目的原因值，找到所對(duì)應(yīng)的通道號(hào)，然后從該通道所對(duì)應(yīng)的接收緩存中取出收到的數(shù)據(jù)幀，最后打上時(shí)間標(biāo)簽等自定義頭，通過(guò)DMA通道把接收消息隊(duì)列送給API接口。數(shù)據(jù)接收流程如圖4所示。

5 DMA通道驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

開(kāi)發(fā)中由于和底層程序交互，當(dāng)?shù)讓訉?xiě)滿一塊區(qū)域(共3塊)后，通過(guò)DoorBell中斷通知驅(qū)動(dòng)程序。首先創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)核事件對(duì)象，在SerialRead中設(shè)置開(kāi)始DMA時(shí)，啟動(dòng)底層程序?qū)憯?shù)據(jù)，在OnD-maReady函數(shù)中，等待事件信號(hào)，當(dāng)?shù)讓訑?shù)據(jù)準(zhǔn)備好，發(fā)生DoorBell中斷時(shí)，由于硬件中斷的優(yōu)先級(jí)高，所以，程序進(jìn)入Isr_Irq中斷服務(wù)例程，在該函數(shù)中，判斷是DoorBell中斷后，置事件為有信號(hào)狀態(tài)，然后返回TRUE。當(dāng)中斷處理完畢，原來(lái)等待的程序由于事件狀態(tài)為有信號(hào)狀態(tài)，程序恢復(fù)執(zhí)行，啟動(dòng)DMA，把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)首地址寫(xiě)入DMA源地址寄存器，并設(shè)置其他相關(guān)寄存器，啟動(dòng)DMA。下面給出了部分的中斷服務(wù)例程代碼：

6結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)是以MPC8280為核心，通過(guò)PCI采用DMA通道完成底層硬件與上層軟件之間的數(shù)據(jù)交互，經(jīng)過(guò)軟硬件調(diào)試，在實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)行穩(wěn)定。