POWERPC860T實現(xiàn)多以太網(wǎng)口通信
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摘要：摩托羅拉公司的POWER PC系列芯片是眾多嵌入式高端通信設(shè)備的首選。該系列芯片配合主流的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)VxWorks，可滿足大多數(shù)高端通信設(shè)備的要求的低功耗、高性能、高可靠性的要求。本文闡述在摩托羅拉公司MPC860系列芯片上實現(xiàn)雙以太網(wǎng)口通信的方法，并給出實現(xiàn)的具體源代碼。
本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/244638.htm關(guān)鍵詞：POWERPC860 VxWorks TCP/IP 多以太網(wǎng)接口 DRIVER加載 RTOS
通過TCP/IP協(xié)議棧來實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，是目前大多數(shù)通信設(shè)備所必備的。在以太網(wǎng)上實現(xiàn)TCP/IP更是一種價廉物美的選擇。本文描述的正是這種通信設(shè)備一種實現(xiàn)方法。
通信控制設(shè)備大多是嵌入式系統(tǒng)，求CPU功耗低、接口種類豐富。POWERPC 860T芯片是摩托羅拉公司MPC860系列通信專用嵌入式CPU的產(chǎn)品，主要特點是增加了1個10/100M自適應(yīng)以太網(wǎng)口，工作頻率可達80MHz，廣泛地用于中、高檔通信設(shè)備。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
從圖1中可以看出，860T芯片主要由微處理器內(nèi)核（embedded POWEPRPC core）、系統(tǒng)接口單元SIU（System Interface Unit）、通信處理器單元CPM（Communication Processor Module）和快速以太網(wǎng)模塊FEM（Fast Ethernet Module）等組成。由于860T中集成了許多外圍接口的控制器，同F(xiàn)LASH、SRAM、SDRAM等各種存儲器可實現(xiàn)無縫隙連接。外部通信接口一般只需添加線路接口單元。本文實現(xiàn)的系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示。FLASH采用的是AM29LV017，SRAM為SODIMM SDRAM條。
MPC860T中I/O口引腳幾乎都有多種功能，通過對有關(guān)的寄存器進行設(shè)置或?qū)⒛承┮_設(shè)置成指定電位，使得有關(guān)I/O口的功能為設(shè)計指定的功能。在設(shè)計時，可能會發(fā)現(xiàn)某些多功能引腳要么只能處于A功能，要么處于B功能，無法使得A、B功能同時滿足。由于MPC860T的引腳多、各引腳的功能也多，為了能夠盡快地確定各引腳的功能，可利用摩托羅拉公司提供的引腳功能安排工具，檢查引腳功能上的沖突。
MPC860T是遵照POWERPC結(jié)構(gòu)體系的嵌入式芯片系列，因此可實現(xiàn)多任務(wù)操作，并支持多種內(nèi)存映射方式，完全能夠運行實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，以便滿足通信控制設(shè)備所要求的實時性。
Wind River公司的VxWorks實時多任務(wù)嵌入式操作系統(tǒng)是大多數(shù)實時嵌入式系統(tǒng)的首選，具有其它嵌入式操作系統(tǒng)無法比擬的內(nèi)核代碼少、
裁剪性強、實時性強、軟件模塊多等優(yōu)點。本文的多網(wǎng)口通信實現(xiàn)是在VxWorks集成環(huán)境TORNADO 2.0下開發(fā)的。關(guān)于VxWorks實時嵌入式操作系統(tǒng)可參見Wind River公司的相關(guān)資料。
VxWorks支持TCP/IP協(xié)議棧，用戶程序可通過BSD套接字方式訪問網(wǎng)絡(luò)，工作方式和Windows下的BSD套接字方式基本一樣。
VxWorks的TCP/IP協(xié)議棧與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動的接口有兩種。一種是標準的BSD4驅(qū)動程序。它將驅(qū)動程序和協(xié)議緊密關(guān)聯(lián)在一起，不利于多協(xié)議的支持（后期BSD進行了改進，可實現(xiàn)多協(xié)議的支持）。VxWorks不推薦使用BSD4驅(qū)動程序。另一種標準是VxWorks專有的END（Enhanced Network Driver）驅(qū)動程序。它通過一個稱為MUX的薄層，將驅(qū)動程序和協(xié)議棧隔離開，達到驅(qū)動程序獨立于具體協(xié)議的目的，從而實現(xiàn)多協(xié)議的支持。END驅(qū)動程序技術(shù)多播和輪詢通信方式。因此，我們采用END驅(qū)動程序方式來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序，擴展通信功能。
VxWorks的驅(qū)動程序既可以在啟動時加載，也可以在系統(tǒng)啟動后加載。不過網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序，最好是在啟動時加載（本文采用此方式）。VxWorks啟動時，發(fā)起的tUsrRoot任務(wù)初始化網(wǎng)絡(luò)任務(wù)的JOB隊列，同時發(fā)起tNetTask任務(wù)來處理網(wǎng)絡(luò)任務(wù)中的JOB隊列，調(diào)用muxDevLoad()裝載用戶網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序。之后，通過muxDevStart()啟動該網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序。
用戶驅(qū)動程序的中斷例程，通過sysIntConnect()掛接在系統(tǒng)的中斷結(jié)構(gòu)上。一般在muxDevStart()中完成該工作。
驅(qū)動程序的中斷例程，一般盡可能少地做一些將接收的數(shù)據(jù)包搬移工作，以減少中斷關(guān)閉的時間。用戶的實際中斷處理服務(wù)例程放在netJob任務(wù)中完成（中斷例程通過netJobAdd()函數(shù)將實際中斷處理服務(wù)例程加到netJob任務(wù)的隊列中）。
用戶在編寫好驅(qū)動程序后，應(yīng)根據(jù)要求修改板級支持軟件包（BSP）中confignet.h的內(nèi)容，以例系統(tǒng)正確加載。主要修改endTb1表。
修改config.h中的相關(guān)內(nèi)容：在默認情況下，系統(tǒng)僅僅支持1個網(wǎng)絡(luò)接口。如果在config.h包含了#define FADS_860T，那么默認啟動能夠工作的是100M的網(wǎng)絡(luò)接口（motfec0）；如果在config.h中沒有包含#define FADS_860T，那么默認啟動能夠工作的是10M的網(wǎng)絡(luò)接口（cpm0）。
操作系統(tǒng)根據(jù)啟動參數(shù)來對網(wǎng)絡(luò)接口進行配置，簡要流程如下：
①在usrRoot()中調(diào)用usrNetworkInit()（在prjConfig.c中）。在usrNetworkInit()中調(diào)用：
*usrNetProtoInit（）初始化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議堆棧（包括BSD Socket Support、Host Table、BSD4.4Ipv4、BSD4.4UDPv4、BSD4.4TCPv4、BSD4.4ICMPv4、BSD4.4IGMPv4以及調(diào)試和show facility部分等等）。
*muxLibInit()初始化連接協(xié)議與END driver的mux層。
*usrEndLibInit（）（在comps/src/net/usrEndLib.c中）支持使用mux/END接口的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
*usrNetworkBoot（）使用啟動參數(shù)來初始化一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
*usrNetAppInit（）初始化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議和一些server，比如RPC、rlogin、telnet server以及ftp server等等。
②在usrEndibInit()中，遍歷configNet.h內(nèi)的endDevTb1[]數(shù)組，調(diào)用muxDevLoad(…)裝載END驅(qū)動程序，并調(diào)用muxDevStart（…）將它啟動。
③在usrNetworkBoot（）中調(diào)用：
*usrNetBoot()從命令參數(shù)行（bootline）提取網(wǎng)絡(luò)接口的IP地址、目標名字（target name）以及單元號（unit number）.
*usrNetmaskGet()獲取接口的網(wǎng)絡(luò)掩碼。
*usrNetworkDevStart()加入并配置一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（cpm或者motfec）。
④在usrNetworkDevStart()中，調(diào)用usrNetEndDevStart(…)、usrNetBsdDevStart(…)以及usrNetLoopbackStart()。以上3個函數(shù)中，使用命令參數(shù)行啟動了1個物理網(wǎng)絡(luò)接口以及1個本地回路接口。
從以上流程來看，當定義了FADS_860T時，默認根據(jù)命令參數(shù)行（在config.h中，有一個初始的默認值DEFAULT_BOOT_LINE）啟動并配置了一個motfec網(wǎng)絡(luò)接口。
支持雙網(wǎng)口時的修改：
①在config.h中加入#define INCLUDE_CPM這一行。
②在configNet.h中，于#ifndef IP_MAX_UNITS行之前加入1行：#undef IP_MAX_UNITS。在默認情況下，由于僅僅支持motfec接口，IP_MAX_UNITS的值為1。因此，需要重新定義IP_MAX_UNITS，使其等于我們加入的mux有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)接口的個數(shù)。
③在usrNetEndDevStart（…）中的#endif /*
CPU = =SIMNT*/行之后加入以下幾行代碼；
#ifdef FADS_860T
#ifdef INCLUDE_CPM
usrCPMEndDevStart(“cpm”,1,InInfo[0].target_name,InPnfo[0].ip_address,InInfo[0].netmask);
routeAdd(IpInfo[0].network,IpInfo[0].gateway);
#endif
#endif/*FADS_860T*/
以下是有關(guān)定義以及usrCPMEndDevStart(…)的源代碼：
struct cpmInInfo{
char *target_name; /*目標的名稱*/
char *ip_address; /*目標的IP地址*/
char *network； /*網(wǎng)絡(luò)*/
int netmask; /*網(wǎng)絡(luò)的掩碼*/
char *gateway; /*網(wǎng)關(guān)*/
};
struct cpmInInfo IpInfo[]= {
{NULL,NULL,NULL,0,NULL},
{NULL,NULL,NULL,0,NULL},
{NULL,NULL,NULL,0,NULL}
};
void usrCPMEndDevStart ();
void usrCPMEndDevStart (
char* pDevName, /*設(shè)備的名稱*/
int unitNum, /*單元號*/
char* pTgtName, /*目標機名稱*/
char* pAddrString, /*網(wǎng)絡(luò)地址*/
int netmask /*網(wǎng)絡(luò)掩碼*/
）
{
END_OBJ* pEnd；
M2_INTERFACETBL endM2Tb1;
if(pDevName= =NULL)
return;
#ifdef INCLUDE_END
pEnd=endFindByName(pDevName,unitNum);
if(pEnd= =NULL){
printf(Could not find %s%d,pDevName,unitNum);
returm;
}
if(muxIoctl(pEnd,EIOCGMIB2,(caddr_t)endM2Tbl)= =ERROR)}
printf(Cannot perform EIOCMIB2 ioctl.);
return;
}
if(ipAttach(unitNum,pDevName)!=OK){
printf(Failed to attach to device %s,pDevName);
return;
}
printf(Failed to configure %s%d for IP.,pDevName,unitNum);
return;
}
printf(Attached TCP/IP interface to %s unit %d,
pDevName,unitNum);
#endif /*INCLUDE_END*/
return；
}
以上我們加入的設(shè)備名字由設(shè)備名和unit number組成。在加入第2個網(wǎng)絡(luò)接口之前，第1個網(wǎng)絡(luò)接口motfec0已經(jīng)可以正常工作了。由于所有的ENDDRIVER都是通過遍歷在configNet.h中的endDevTbl[]數(shù)組而啟動的，因此第2個網(wǎng)絡(luò)接口的unit number是1。依次數(shù)推，第3個網(wǎng)絡(luò)接口的unit number是2…。我們加入的第2個網(wǎng)絡(luò)接口的名字為cpml。
在支持雙網(wǎng)口時，不同的網(wǎng)口應(yīng)處在不同的網(wǎng)段上，每一個網(wǎng)口可支持多個網(wǎng)絡(luò)地址。
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