MC68EN360在以太網(wǎng)測(cè)試器中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：RISC 以太網(wǎng) IP連同性 現(xiàn)場(chǎng)布線 TCP/IP協(xié)議

一、MC68360芯片介紹

MC68360是一個(gè)高度集成的32位通用通訊控制器，廣泛應(yīng)用于通訊設(shè)備中。其主要特征如下：
外頻為25M或者33M，在25M的情況下每秒可以執(zhí)行4.5M條指令。
32位數(shù)據(jù)總線，兼容8位和16位操作。
有32條地址線，尋址空間最大可以達(dá)到4G。
支持Slave 模式，即被動(dòng)模式操作。
直接存儲(chǔ)芯片，最多可以達(dá)到8個(gè)（可以為SRAM或DRAM），可以給 每個(gè)Bank分配一個(gè)片選線CS。
4個(gè)16位定時(shí)器或者2個(gè)32位定時(shí)器。
2個(gè)獨(dú)立的DMA接口。
三個(gè)并行口，I/O口多達(dá)46根。
7個(gè)外部中斷源。16個(gè)內(nèi)部中斷源，可編程優(yōu)先級(jí)。
4個(gè)SCC(Serial Communication Controller)口。2個(gè)SMC（Serial Management Controller）口。
SCC口支持協(xié)議：
—Ethernet/IEEE 802.3 Optional on SCC1 (Full 10-Mbps Support)
—HDLC/SDLC 1 (All Four Channels Supported at 2 Mbps)
—HDLC Bus (Implements an HDLC-Based Local Area Network (LAN))
—AppleTalk 2
—Signaling System #7
—Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART)
—Synchronous UART
—Binary Synchronous Communication (BISYNC)
—Totally Transparent (Bit Streams)
—Totally Transparent (Frame Based with Optional Cyclic Redundancy Check (CRC))
—Profibus (RAM Microcode Option)
—Asynchronous HDLC (RAM Microcode Option)
—DCMP 3 (RAM Microcode Option)
—V.14 (RAM Microcode Option)
—X.21 (RAM Microcode Option)
SMC口支持協(xié)議：
—UART
—Transparent
—General Circuit Interface (GCI) Controller
—Can Be Connected to the Time-Division Multiplexed (TDM) Channels

240個(gè)管腳。PQFP封裝。

圖一 結(jié)構(gòu)框圖

360的結(jié)構(gòu)框圖如右圖所示。它主要有三個(gè)內(nèi)核組成：CPU32+、SIM60及其CPM。
CPU32+是直接支持內(nèi)部32位總線的CPU。允許字節(jié)、字，雙字等操作方式。并且可以在起始奇地址進(jìn)行存取操作CPU32+會(huì)自動(dòng)完成對(duì)應(yīng)需要的總線周期。
SIM60負(fù)責(zé)總線控制，例如外部DRAM的控制和SLAVE模式控制等。
CPM由一個(gè)CP(Communications processor)、兩個(gè)IDMA控制器、四個(gè)一般目的定時(shí)器組成。CP控制通訊接口、定時(shí)器等。CP有一個(gè)RISC處理器，4個(gè)SCC口、兩個(gè)SMC口、一個(gè)2.5K的雙端口內(nèi)存、一個(gè)中斷控制器、三個(gè)并行口、四個(gè)獨(dú)立的波特率生成器，和14個(gè)支持SCCs、SMCs和SPI的serial DMA channels。

二、以太網(wǎng)測(cè)試器的設(shè)計(jì)
以太網(wǎng)測(cè)試器要完成的主要功能為測(cè)試IP連同性。因此TCP/IP協(xié)議至少要做到網(wǎng)絡(luò)層（IP層），要能收發(fā)ICMP相關(guān)報(bào)文，而且測(cè)試設(shè)備必須要有良好的人機(jī)界面。歸結(jié)起來(lái)，硬件包括以下部分：

以太網(wǎng)接口（由于360只支持10M速率以太網(wǎng)，因此測(cè)試器的以太網(wǎng)接口為10M）。

鍵盤板。
LCD字符顯示器。

軟件包括：
以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序。
鏈路層協(xié)議，如ARP、RARP等協(xié)議。
IP協(xié)議，包括ICMP協(xié)議。
鍵盤驅(qū)動(dòng)程序。
LCD顯示驅(qū)動(dòng)程序。
主控制程序。

硬件的總體框架如下圖（圖二）：

以太網(wǎng)接口芯片可以有很多選擇，如LXT901、AC101-QF/TF等都可以滿足要求。考慮到供貨等原因，要盡量選擇市面上比較容易買到的芯片。

三、軟件實(shí)現(xiàn)
測(cè)試系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)工作，除了包括TCP/IP的一部分協(xié)議以外，還有人機(jī)接口的界面及其主控制程序。對(duì)于360來(lái)說(shuō)，最好需要一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)的平臺(tái)來(lái)支持程序的運(yùn)行，支持360的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)有VRTX、pSOS、VxWorks等。這些操所系統(tǒng)都是多任務(wù)的，實(shí)現(xiàn)起來(lái)大同小異。整個(gè)軟件的層次結(jié)構(gòu)如圖三所示：

圖三 任務(wù)之間層次關(guān)系

整個(gè)軟件分為六個(gè)部分：主控制程序、LCD、KEY、IP協(xié)議，鏈路層協(xié)議和以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序。

KEY為最底層任務(wù)，它的上層任務(wù)為L(zhǎng)CD。IP下層有一些其它的任務(wù)。
另外還有一些其它的一些任務(wù)，如定時(shí)器，任務(wù)管理等，這兩個(gè)任務(wù)和其它任務(wù)沒有直接底上下級(jí)關(guān)系。

在IP層：我們實(shí)現(xiàn)的基本功能為能發(fā)送和接收ICMP報(bào)文。在TCP/IP協(xié)議上必須實(shí)現(xiàn)以下協(xié)議：
鏈路層：
ARP：地址轉(zhuǎn)換協(xié)議，把IP地址轉(zhuǎn)換成物理地址。
RARP：逆向地址轉(zhuǎn)換，把物理地址轉(zhuǎn)換成IP地址。
網(wǎng)絡(luò)層：
IP：把鏈路層的數(shù)據(jù)進(jìn)行分用，或者把數(shù)據(jù)報(bào)文封裝后發(fā)給鏈路層；并要實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的靜態(tài)路由。
ICMP：Internet控制報(bào)文協(xié)議。主要是實(shí)現(xiàn)ICMP回顯請(qǐng)求報(bào)文。

四、結(jié)論
從以上可以看出，MC68EN360這一系列的通訊專用芯片的功能十分強(qiáng)大，以太網(wǎng)測(cè)試器實(shí)際上只用到了360的很少一部分功能，這為以后的功能擴(kuò)展提供了很多余地，比如可以增加一個(gè)串口用來(lái)和上位機(jī)軟件通訊，實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的分析功能和程序升級(jí)等；還可以增加線路測(cè)試的功能及更強(qiáng)的協(xié)議測(cè)試功能等，這些對(duì)360來(lái)說(shuō)，都是可以在硬件上實(shí)現(xiàn)的