以太網(wǎng)通信接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

軟件執(zhí)行的流程大致是：系統(tǒng)首先啟動(dòng)ｐＳＯＳ,并由它加載網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動(dòng)程序,然后調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序的ｎｉ_ｉｎｉｔ函數(shù),同時(shí)初始化Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的ＰＣＩ配置空間并設(shè)置Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的工作參數(shù),之后啟動(dòng)用戶任務(wù)。在這里,用戶任務(wù)為Ｈ．２６３編碼進(jìn)程。它對(duì)ＶＩ口讀入的源圖像進(jìn)行壓縮編碼后,將調(diào)用ｓｏｃｋｅｔ的接口函數(shù)ｓｅｎｄｔｏ（ｓｅｎｄｔｏ是ＵＤＰ套接口專用的發(fā)送函數(shù)）,然后把碼流發(fā)送給ｐＳＯＳ由ｐＳＯＳ根據(jù)ＵＤＰ協(xié)議進(jìn)行封裝后,再調(diào)用ｎｉ_ｓｅｎｄ函數(shù),并由ｎｉ_ｓｅｎｄ完成數(shù)據(jù)包從系統(tǒng)主內(nèi)存到Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９片上ＲＡＭ的拷貝,然后啟動(dòng)Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９發(fā)送數(shù)據(jù)。在接收情況下,Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９收到一個(gè)完整的數(shù)據(jù)包后會(huì)用中斷通知ＣＰＵ,然后由ＣＰＵ?qǐng)?zhí)行中斷服務(wù)程序。當(dāng)中斷服務(wù)程序?qū)?shù)據(jù)包從Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９片上ＲＡＭ中拷貝到系統(tǒng)的主內(nèi)存后,系統(tǒng)將調(diào)用Ａｎｎｏｕｎｃｅ函數(shù)并把數(shù)據(jù)塊的指針、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度和其它信息提交ｐＳＯＳ,最后由ｐＳＯＳ將數(shù)據(jù)包沿協(xié)議棧一層層上傳并作出相應(yīng)的處理。

軟件的設(shè)計(jì)和ｐＳＯＳ操作系統(tǒng)的關(guān)系比較密切,限于篇幅,本文不對(duì)ｐＳＯＳ作詳細(xì)介紹,。本文接下來重點(diǎn)介紹ＰＣＩ配置空間的配置過程,這部分對(duì)于類似的設(shè)計(jì)有較普遍的參考意義。ＰＣＩ配置空間有６４個(gè)字節(jié),ＰＣＩ片內(nèi)的這些寄存器存儲(chǔ)了該芯片的廠商號(hào)、設(shè)備號(hào)、設(shè)備類型等重要代碼,還包括命令寄存器、基地址寄存器等控制其總線行為的寄存器,它們必須在設(shè)備初始化時(shí)正確配置,否則設(shè)備不能工作。

對(duì)Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９ ＰＣＩ空間的配置需要三個(gè)步驟：

首先是掃描總線,這一步的目的是找到Ｒｅａｌ-ｔｅｋ８０２９的配置地址,直觀地講,就是找到它的ＰＣＩ_ＩＤＳＥＬ引腳和哪根ＡＤ線相連,因?yàn)楹罄m(xù)的配置寫要根據(jù)這個(gè)地址來尋址。掃描總線時(shí),要對(duì)ＡＤ〔１１〕到ＡＤ〔３１〕每根線進(jìn)行一次掃描,如果哪根ＡＤ線連接了一個(gè)ＰＣＩ設(shè)備的ＰＣＩ ＩＤＳＥＬ引腳,那么用配置讀函數(shù)讀取ＰＣＩ配置空間的０號(hào)寄存器時(shí),應(yīng)該返回該設(shè)備的設(shè)備和廠商代碼,如果這根線實(shí)際未連接設(shè)備,則返回值是０。已知Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的設(shè)備和廠商代碼是“０ｘ８０２９１０ｅｃ”,如果返回值與之相同,說明找到了Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９,這時(shí)要記下這根ＡＤ線的序號(hào)。例如,在硬件上把Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的ＰＣＩ ＩＤＳＥＬ和ＡＤ〔２０〕相連,則掃描到的序號(hào)就應(yīng)該是“２０”。

其次,用配置寫函數(shù)配置Ｉ／Ｏ讀寫使能,即在ｃｏｍｍａｎｄ寄存器中寫入“０ｘ１”。

最后,用配置寫函數(shù)配置Ｉ／Ｏ地址,也就是在Ｉ／ＯＢａｓｅＡｄｄｄｒｅｓｓ寄存器寫入分配給該設(shè)備的Ｉ／Ｏ地址（例如“０ｘｅ４００”）。具體程序流程圖如圖４所示。

4 調(diào)試結(jié)果

根據(jù)以上設(shè)計(jì),筆者在原ＴＭ１３００視頻編碼硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入了ＰＣＩ接口,并編寫了ｐＳＯＳ下Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的驅(qū)動(dòng)程序。然后,在這個(gè)硬件平臺(tái)上對(duì)Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)行了數(shù)據(jù)傳送測(cè)試。

筆者首先用一個(gè)單獨(dú)的ＵＤＰ發(fā)送任務(wù)進(jìn)行發(fā)送速率測(cè)試。這個(gè)任務(wù)主要是高速地向網(wǎng)絡(luò)上的一臺(tái)ＰＣ發(fā)送數(shù)據(jù)包,數(shù)據(jù)包的大小是變長(zhǎng)的。ＰＣ接收并對(duì)丟包數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的結(jié)果如表１所列。實(shí)驗(yàn)表明,在用網(wǎng)線直連的各種測(cè)試速率情況下都沒有出錯(cuò),而當(dāng)接入局域網(wǎng)后,在發(fā)送速率為４．５Ｍｂｐｓ時(shí)有突發(fā)的少量錯(cuò)誤。由于ＵＤＰ是不可靠的傳輸方式,所以這種錯(cuò)誤是正常的。測(cè)試中,ＵＤＰ發(fā)送的最高速率可以達(dá)到５Ｍｂｐｓ左右,它與硬件的最高速率（１０Ｍｂｐｓ）相比還有一定差距,主要原因是數(shù)據(jù)從系統(tǒng)主內(nèi)存到Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９片上ＲＡＭ的拷貝過程目前尚未采用ＤＭＡ方式,這是需要改進(jìn)的地方。

表1 丟包數(shù)統(tǒng)計(jì)表（單位：丟包個(gè)數(shù)/分鐘）