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基于DSP的自適應(yīng)光纖/千兆網(wǎng)接口設(shè)計

作者: 時間:2016-10-08 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

摘要:本文以芯片C6455為應(yīng)用平臺,介紹了一種自適應(yīng)的光纖和網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計方法。系統(tǒng)具有兩個光纖和網(wǎng)絡(luò)接口,可以自動識別所插入的設(shè)備,在不斷電情況下可以任意交換接口,無須用戶參與。文中詳細介紹了該系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方法。
關(guān)鍵詞:光纖;千兆網(wǎng)口;;88E1111;C6455

引言
遵循IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)應(yīng)用到較廣泛的場合。其具有連接方便、即插即用的特點。網(wǎng)線物理結(jié)構(gòu)一般使用五類或者六類屏蔽雙絞線,在由金屬制作的物體上傳遞信號,存在線纜衰減、串?dāng)_,受環(huán)境影響較大。在高速千兆長距離傳輸速度下,網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)恼`碼率增加,傳輸性能下降較快,所以基于網(wǎng)線的傳輸距離一般不大于100 m。為了實現(xiàn)長距離,使用光作為傳輸媒介的光纖通信得到應(yīng)用和發(fā)展。光纖通信可以長距離進行,光信號衰減小,抗串?dāng)_能力強。在使用10 μm的單模光纖時,傳輸距離高達5 000 m,滿足大部分應(yīng)用場合。
(數(shù)字信號處理器)具有較高的工作頻率,其內(nèi)部集成硬件網(wǎng)絡(luò)MAC接口,外接一個物理層芯片就可以方便地實現(xiàn)千兆網(wǎng)絡(luò)通信??梢酝ㄟ^硬件或者軟件配置方法實現(xiàn)千兆網(wǎng)絡(luò)和光纖接口的在線切換。本文介紹一種基于高速數(shù)字信號處理器TMS320C6455的千兆網(wǎng)接口設(shè)計,并通過軟硬件自適應(yīng)配置網(wǎng)絡(luò)或光纖接口。

1 C6455及其結(jié)構(gòu)
C6455是TI公司功能較強的定點DSP之一,其最高工作頻率達到1.25 GHz,單個指令周期可以運行8條32位指令。全速運行可以提供9 600 MIPS定點計算能力。C6455的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201610/305975.htm

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C6455具有32 KB的一級數(shù)據(jù)Cache(L1D)、32 KB的一級程序Cache(L1P)以及較大容量的2 MB的2級存儲空間,芯片片內(nèi)有一個32 KB的ROM。C6455具有DDR2控制器接口,可以外接DDR2,直接尋址范圍達到512 MB。C6455的片內(nèi)外設(shè)有RapidIO、PCI、EMIF、千兆網(wǎng)口以及SPI、I2C總線、GPIO等接口。這些接口通過片內(nèi)的高速互聯(lián)總線和CPU處理器交互數(shù)據(jù)。千兆網(wǎng)口片內(nèi)集成MlAC層芯片,該MAC層芯片具有EMAC模塊和MDIO模塊。所以,C6455用于網(wǎng)絡(luò)通信,只需要外接一個物理層芯片就可以了。其中的MDIO模塊用于和物理層芯片建立連接,如果出現(xiàn)接口切換、掉電等情況,都可以通過MDIO接口獲得相應(yīng)信息。EMAC模塊用于數(shù)據(jù)的收發(fā),C6455片內(nèi)集成8個8K的收發(fā)緩沖區(qū)。使用TI公司免費提供的NDK(Net Development Kit)軟件,可以很方便地建立網(wǎng)絡(luò)通信。

2 88E1111及其結(jié)構(gòu)
能夠和C6455連接的物理層芯片很多,基本上大部分公司的物理層芯片都可以和C6455連接,但不同公司的芯片需要改變NDK軟件中的部分寄存器設(shè)置。本文使用Marvell公司的88E1111物理層芯片進行光纖和千兆網(wǎng)絡(luò)的連接。88E1111的片內(nèi)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

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網(wǎng)絡(luò)RJ45接口發(fā)送過來的數(shù)據(jù)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換,數(shù)字信號經(jīng)過譯碼濾波和均衡后由接收單元傳輸?shù)組AC芯片,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的接收。 MAC發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)過整形濾波后由D/A轉(zhuǎn)換器變換成模擬信號發(fā)送到RJ45接口。為了降低誤碼,88E1111內(nèi)部具有PLL鎖相環(huán)、增益控制、時序控制和相位控制、回音抵消等模塊,這些模塊都是為了提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?,在不同環(huán)境或者不同外接設(shè)備下,都可以高速、可靠地通信。
圖2中的LED控制模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸時的燈光顯示,MDIO模塊建立鏈接,JTAG用于芯片仿真測試,時鐘模塊提供工作時鐘,電源復(fù)位用于啟動工作。


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關(guān)鍵詞: DSP 嵌入式 通信

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