基于PM5360的通道化0C48 POS線(xiàn)卡設(shè)計(jì)
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在實(shí)際使用中，SDH信號(hào)有2種：一種是整體信號(hào)(concatenated mode，在其速率等級(jí)標(biāo)識(shí)中以“c”結(jié)尾)，這種信號(hào)直接采用高階虛容器進(jìn)行數(shù)據(jù)映射，如STM-16c信號(hào)類(lèi)型的含義就是其內(nèi)部幀結(jié)構(gòu)是按照2．5 Gb／s的速率虛容器進(jìn)行字節(jié)間插，而不是由多個(gè)低階容器映射而得，因此無(wú)法將其明確的分為多個(gè)155 M或者622 M信號(hào)；另一種是通道化信號(hào)(channelized mode，在其速率等級(jí)結(jié)尾處沒(méi)有“c”)，這種信號(hào)是由低階虛容器逐級(jí)映射而得到，因此對(duì)STM-16信號(hào)，它可通過(guò)區(qū)分幀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的字節(jié)陣列來(lái)得到多個(gè)155 M信號(hào)或者622 M信號(hào)。
對(duì)應(yīng)于上述2種SDH信號(hào)，在POS傳輸中有2類(lèi)線(xiàn)卡，一類(lèi)用于處理整體SDH信號(hào)，一類(lèi)用于處理通道化POS信號(hào)，這里重點(diǎn)討論后者。通道化POS線(xiàn)卡在目前主要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供應(yīng)商的產(chǎn)品目錄里較少提及，但是其應(yīng)用領(lǐng)域卻越來(lái)越廣。隨著寬帶接入需求的不斷發(fā)展，許多企事業(yè)單位都需要租用獨(dú)享的鏈路，通道化的POS不僅能夠滿(mǎn)足這一要求，而且由于其對(duì)信號(hào)的匯聚能力強(qiáng)，因此還有節(jié)省布線(xiàn)資源及維護(hù)升級(jí)和線(xiàn)路備份成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，通道化線(xiàn)卡的應(yīng)用前景非常好，而且已經(jīng)在許多特種行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。
本文首先對(duì)通道化0C48(2．5 G)的設(shè)計(jì)需求進(jìn)行分析，據(jù)此提出了基于PM5360和FPGA的整體設(shè)計(jì)方案，鑒于鏈路層處理器件PM5360在設(shè)計(jì)中的獨(dú)到之處以及使用中的難點(diǎn)，論文重點(diǎn)分析了其使用要點(diǎn)和難點(diǎn)，并給出了能夠靈活支持多種模式的芯片配置方法和軟件設(shè)計(jì)。
1 設(shè)計(jì)需求分析
0C48通道化線(xiàn)卡的設(shè)計(jì)除需要滿(mǎn)足通道化POS信號(hào)的處理需求外，還需要根據(jù)其可能的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步確定，主要包括：1)能夠?qū)νǖ阑疧C48信號(hào)進(jìn)行最小粒度為0C3的處理，需要支持單一OC3、單一OCl2以及混合方式，通道化0C48模式下的每個(gè)0C12能夠進(jìn)一步通道化為更細(xì)粒度的4個(gè)0C3；2)兼容非通道化的0C3c、OCl2c、OC48c信號(hào)處理；3)支持上述工作模式的動(dòng)態(tài)配置；4)支持IP包的線(xiàn)速處理。
2 整體方案
根據(jù)現(xiàn)代路由器等IP報(bào)文路由轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和功能需求，圖l給出了通道化0C48接口的整體設(shè)計(jì)方案。
由于需要滿(mǎn)足支持OC-3、OC-12和OC-48 3種不同速率的POS接口，因此選用Sumitomo Eleetric公司的SCP6802-GL和SCP6808-GL 2種型號(hào)的光器件，完成光電轉(zhuǎn)換功能。其中SCP6802-GL支持155 M／622M 2種POS接入速率，SCP6808-GL支持2．5 G POS接入速率，2種器件的封裝兼
容，且支持熱插拔，可以根據(jù)接口需求方便的轉(zhuǎn)換。
鏈路層處理是線(xiàn)卡要完成的關(guān)鍵功能，根據(jù)需求分析，這里選用PMC公司的PM5360為主處理器，該器件采用“成幀器與物理接口一體化”設(shè)計(jì)思路，將鏈路層處理和物理層處理功能集成在單一芯片內(nèi)部。
該器件支持l路OC48，或支持總速率不超過(guò)OC48的4路OC3與0C12的任意組合，并支持接口工作模式的動(dòng)態(tài)改變；根據(jù)Internet工程任務(wù)組(IETF)PPP工作組的RFC 2615(1619)／1662，執(zhí)行基于SONET／SDH規(guī)范的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議(PPP)：為POS或ATM應(yīng)用提供SATURN POS-PHY第3層32位系統(tǒng)接口(時(shí)鐘頻率高達(dá)104 MHz)，即標(biāo)準(zhǔn)的SPl3接口；支持每個(gè)傳輸串行流的獨(dú)立環(huán)路時(shí)鐘工作方式；支持從每條線(xiàn)路端接收流至相應(yīng)傳輸流的獨(dú)立線(xiàn)路環(huán)回，以及支持從線(xiàn)路端傳輸流至相應(yīng)線(xiàn)路端接收流接口的獨(dú)立診斷環(huán)回；提供通用16位微處理器總線(xiàn)接口，用于配置、控制和狀態(tài)監(jiān)控；低功耗1．8 V CMOS核心邏輯，具有3．3 V CMOS／TTL兼容性數(shù)字輸入和輸出功能，PECL輸入與輸出符合3．3 V標(biāo)準(zhǔn)。
報(bào)文處理模塊采用FPGA完成，根據(jù)對(duì)資源需求的估算，選擇Xilinx公司的Virtex-II XC2VP70實(shí)現(xiàn)。在FPGA內(nèi)部完成對(duì)于PPP幀的處理，此外，板級(jí)處理機(jī)還利用FPGA完成對(duì)各關(guān)鍵器件的初始化及相關(guān)配置。
PM5360通過(guò)一組SPI-3接口經(jīng)接口適配模塊進(jìn)入FPGA內(nèi)部。根據(jù)系統(tǒng)管理需求，線(xiàn)卡通過(guò)MPC860完成控制管理功能，基于VxWorks操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)板級(jí)軟件，完成初始化、各模塊配置、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)信息上報(bào)等功能。
3 PM5360應(yīng)用要點(diǎn)與難點(diǎn)
由于PM5360集成的功能豐富，其內(nèi)部電路復(fù)雜，可配置寄存器數(shù)量超過(guò)2 000個(gè)，因此其應(yīng)用難度較大。根據(jù)筆者的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，下面對(duì)該器件在通道化應(yīng)用下的難點(diǎn)進(jìn)行解釋?zhuān)饕ㄩg接寄存器讀寫(xiě)方法及調(diào)度機(jī)的設(shè)計(jì)等。
在PM5350的寄存器里，除了能夠直接按照訪(fǎng)存方式讀寫(xiě)的寄存器外，還有大量間接寄存器，此類(lèi)寄存器對(duì)POS模式下的器件工作方式尤為重要，但其配置方式特殊，因此本文對(duì)其使用要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，如圖2所示。
評(píng)論