以太网通信接口的设计与实现

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1 概述

ＴＭ１３００是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司推出的新一代高性能多媒体数字信号处理器芯片。基于ＴＭ１３００的ＤＳＰ应用系统适合于实时声音、图像处理,可广泛应用于会议电视、可视电话、数字电视等应用场合。它不仅具有强大的处理能力,同时还具有非常友好的音频和视频以及ＳＳＩ和ＰＣＩ等Ｉ／Ｏ接口,因此可以根据应用的需要灵活地构造各种视频通信系统。鉴于目前计算机网络的普及和网上视频业务的发展,很有必要为ＴＭ１３００视频编码系统开发一个以太网接口以拓宽其应用范围。开发以太网接口的一种合理思路是利用ＴＭ１３００集成的ＰＣＩ接口来驱动专用的以太网接口芯片。由于目前多数以太网接口芯片（如Ｒｅａｌ-ｔｅｋ８０２９,Ｒｅａｌｔｅｋ８１３９等）都采用ＰＣＩ接口,因此,可以用ＰＣＩ总线将数据从ＴＭ１３００传输到这些专用的以太网接口芯片后,再由它们发送数据,而且ＴＭ１３００可以在嵌入式操作系统ｐＳＯＳ中运行,同时由于系统ｐＳＯＳ带有ＴＣＰ／ＩＰ协议栈因此可以方便地完成编码码流的ＴＣＰ／ＩＰ封装。

根据以上思路笔者在进行了前期测试的基础上进行了电路板的设计并顺利完成了调试。目前这个以太网接口已经基本开发成功。本文将对这个设计的技术要点从硬件和软件两个方面进行详细介绍。

２ＴＭ１３００及ＰＣＩ总线接口

该系统的硬件结构框图如图１所示。本系统硬件设计的重点是ＰＣＩ总线接口。ＰＣＩ总线根据数据位的宽度有３２位和６４位之分,６４位的数据线与３２位是兼容的。ＰＣ机中常见的是３２位ＰＣＩ总线,它的有用引脚总数是１１０个,可以分成３组。第一组是基本功能信号线,包括３２位共享数据地址线ＡＤ〔００．．３１〕、接口控制线、仲裁线、时钟线、系统复位线、中断线;第二组是附加功能信号线,包括错误报告线、ｃａｃｈｅ功能支持线、ＪＴＡＧ边界扫描线;第三组是电源线,包括设备耗电量标识线、３．３Ｖ电源线(１２根)、５Ｖ电源线(１３根)、地线(２２根)。

因为Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９不具备ＰＣＩ的附加功能信号线所支持的ｃａｃｈｅ功能和ＪＴＡＧ边界扫描功能,同时虽然它具有奇偶校验错误报告功能引脚,但该脚可以悬空不用。所以,设计时只需考虑第一组功能信号线的连接即可。

ＰＣＩ接口的设计有以下几个要点：

(１)ＰＣＩ总线的仲裁

这里先说明两个概念。首先,ＰＣＩ总线是多设备共享的,由于ＰＣ机里可以有多个ＰＣＩ设备,所以需要使用仲裁器;其次,ＰＣＩ设备有主设备和从设备之分,主设备可以发起ＰＣＩ数据的传送从设备只能被动地响应主设备的操作以对读操作和写操作做出响应。ＰＣＩ的仲裁引脚是ＲＥＱ和ＧＮＴ,分别为请求线和授权线,而且只有ＰＣＩ主设备有这两个引脚。一般情况下,ＲＥＱ通常和ＧＮＴ成对地连到仲裁器,而设备与设备的ＲＥＱ和ＧＮＴ通常是互不相连的。

ＰＣＩ总线的仲裁过程是这样的：ＰＣＩ主设备把ＲＥＱ电平拉低以表示向仲裁器请求占用总线。经仲裁获准后,仲裁器把这个设备的ＧＮＴ电平拉低以表示请求获准,此后该设备便可以使用总线了。当它不再使用总线时,应使ＲＥＱ信号变为高电平仲裁器就不再给它分配总线资源。在本系统中,ＴＭ１３００是ＰＣＩ主设备,而Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９是ＰＣＩ从设备。由于它们不存在共享总线的问题,所以不需要仲裁器,而只是简单地把ＲＥＱ和ＧＮＴ短接即可,这就相当于ＴＭ１３００自己给自己授权。

（２）ＰＣＩ_ＩＤＳＥＬ信号线在设备的ＰＣＩ配置读写中的作用

ＰＣＩ有一种特殊的读写周期,称为配置读写。这是因为在系统引导时,如果没有给设备配置Ｉ／Ｏ或内存地址,软件就只能通过配置来读写访问设备。配置读写有两种,分别称为０型和１型具体采用哪一种取决于总线的硬件连接。配置读写操作不经过ＰＣＩ桥时,使用０型,当需要经过ＰＣＩ桥时,则要用１型,０型读写的地址直接就是总线上的地址,１型读写的地址则要经过ＰＣＩ桥的译码才能成为最终的总线地址。本设计中,ＴＭ１３００和Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９是用ＰＣＩ总线直连的,所以使用０型配置读写。

ＡＤ〔００．．３１〕是ＰＣＩ总线的共享地址和数据线,每一次ＰＣＩ传送都分为地址周期和数据周期。在地址周期,采用０型读写时,ＡＤ〔００．．３１〕的内容如下,ＡＤ〔００〕和ＡＤ〔０１〕总为“００”,因为配置读写是以双字为单位的,ＡＤ〔０２〕～ＡＤ〔０７〕是要读写的ＰＣＩ配置空间的寄存器号ＡＤ〔０８〕～ＡＤ〔１０〕是设备的功能号在一块ＰＣＩ卡上有多个功能设备时,为了进一步区分不同的

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