基于MPC8280的IMA E1数据采集系统设计

IMA是ATM反复用技术，实现宽窄带网络一体化，在窄带网络接口(如El/T1链路接口)上实现ATM宽带业务。通过IMA协议接口，实现将ATM信元流反向复用到多条低速El/T1链路上。IMA是支持高速ATM信元流的一种实用方法。为多媒体用户的接入，利用现有链路(尤其是2 Mb/s链路)进行ATM传输等应用创造了条件。尤其适用于建网初期的TD―SCDMA接入网Node B侧的数据传输。

基于计算机的数据采集系统可以依据与计算机的接口方式不同而分类。对于低速数据的采集，基于ISA总线的系统面临被USB取代的趋势。而对于高速数据采集系统，主要还是基于PCI总线传输数据。PCI总线相对于其他总线具有高速率、硬件资源丰富和较好的PCI设备驱动软件开发包支持等优点。高速数据采集系统主要有基于PCI接口芯片和基于PCI数据采集卡2种开发选择。前者具有采集数据灵活、更容易控制等优点。但需要设计基于选定芯片的数据采集卡。同时由于PCI总线是一个共享总线，仲裁算法一般是公平竞争，要想稳定可靠地采集数据流，采集卡上必须有大小合适的缓存，这就涉及到一个先进先出的结构，提高整个系统的复杂度。后者可以选用符合系统要求的数据采集卡，大大缩短项目的研制时间，设计也相对简单。主要是对采集卡进行必要的配置以及如何嵌入系统的软/硬件设计的问题。

网络处理器MPC8280是PowerPC处理器系列，集成了G2内核和通信处理器CPM，可以轻松地处理100 Mb/s以太网、ATM等应用。同时集成了系统PCI接口单元，满足基于PCI总线数据传输的开发模式。

1 MPC8280芯片介绍

用于通信领域的PowerPC处理器系列的MPC8280，它是一块多功能通信处理器，采用双内核的结构，即PowerPC内核G2和通信处理模块CPM专用内核CP。两个内核工作在不同的时钟频率。G2内核和通用一般处理器功能相似，主要执行高层代码，完成对于外设的控制与管理;CP处理器内核处理具体底层通信协议，通信处理模块CPM部分还包含了各种丰富的通信控制外围模块，这些外围模块几乎支持各种常见的底层传输协议，通过灵活设置这些外围通信模块实现具体应用中的协议。图1是MPC8280内部构架图。

2 系统总体设计

2.1 设计思想

参考IMA功能单元的参考模型，可以得出IMAE1的数据处理功能流程图，如图2所示，主要完成物理层、TC子层、IMA子层、ATM层和AAL层的协议解码，图中PMD链路接口负责接收来自E1链路上的ATM信息，经过成帧模块处理后，发送到IMA协议处理模块，还原为标准的ATM信元流，送到进行ATMSAR―PDU处理，提取链路信息，发送到上位机进行分析、处理。

2.2 硬件总体设计

选用基于PCI接口芯片的数据采集的设计方案，采用板级处理机的方式，由板级处理机完成数据的重组和分组，再将组装好的数据上传，这样数据组装和数据上传并行工作，能够有效地减轻PC机的负担，同时还能实现硬件层数据过滤功能。硬件设计如图3所示。系统由保护线路接人IMA E1传输线路，经过E1成帧器转化为PCM E1帧，再将多路IMA E1送入IMA处理器，形成ATM信元流，通过MPC8280进行ATM适配，组装成PDU数据，再将PDU数据通过PCI接口上传到上位机进行协议解码和分析。

3 各个功能模块的设计

3.1 多PHY的UTOPIA接口设计实现

该系统实现了IMA E1数据的采集和仿真功能，所以需要2个通道的数据传输，同时由于需要MPC8280进行处理，所以整个物理层模块和MPC8280之间的数据交互，和单个通道时完全有所不同。UTOPIA接口是ATM网络层和物理层之间的标准传输接口。它的运行模式有单PHY模式以及多PHY模式。单PHY模式即物理层接口只有一个，而多PHY情况下有多个物理层接口交互，这种情况下面就必须考虑怎么来进行接口交互的轮询选择问题，下面为MPC8280的UTO～PIA接口的详细信号描述。

由图4可以看到，UTOPIA接口传输信号主要由接口时钟信号、数据传输信号、信元级的握手控制信号以及轮询地址信号组成。UTOPIA接口接收和发送通道的控制信号是独立的，它的工作模式分为主模式和从模式。在该设计中需要由MP(28280主动来轮询控制多个物理层器件的ATM信元的传输，所以MP(28280侧UTOPIA接口工作为主模式。对于物理层器件来说，在进行信元传输时，要接收来自MPC8280发起的各种控制与轮询，所以物理层侧UTOPIA接口工作为从模式。当UTOPIA接口工作在多PHY的情况下，MP(28280 UTC)PIA接口支持2种多PHY的操作模式：

直接轮询方法 利用CLAV[3～0]，以及地址ADD[O，1]，总共支持4片物理层器件。每个物理层器件1个收发CLAV，同时公共使用地址ADD[0，1]。每个cLAV的操作与单个时操作是一样的。

单CLAV轮询 利