以太網通信接口的設計與實現

1 概述

ＴＭ１３００是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司推出的新一代高性能多媒體數字信號處理器芯片?；冢裕停保常埃暗模模樱袘孟到y適合于實時聲音、圖像處理,可廣泛應用于會議電視、可視電話、數字電視等應用場合。它不僅具有強大的處理能力,同時還具有非常友好的音頻和視頻以及ＳＳＩ和ＰＣＩ等Ｉ／Ｏ接口,因此可以根據應用的需要靈活地構造各種視頻通信系統。鑒于目前計算機網絡的普及和網上視頻業務的發展,很有必要為ＴＭ１３００視頻編碼系統開發一個以太網接口以拓寬其應用范圍。開發以太網接口的一種合理思路是利用ＴＭ１３００集成的ＰＣＩ接口來驅動專用的以太網接口芯片。由于目前多數以太網接口芯片（如Ｒｅａｌ-ｔｅｋ８０２９,Ｒｅａｌｔｅｋ８１３９等）都采用ＰＣＩ接口,因此,可以用ＰＣＩ總線將數據從ＴＭ１３００傳輸到這些專用的以太網接口芯片后,再由它們發送數據,而且ＴＭ１３００可以在嵌入式操作系統ｐＳＯＳ中運行,同時由于系統ｐＳＯＳ帶有ＴＣＰ／ＩＰ協議棧因此可以方便地完成編碼碼流的ＴＣＰ／ＩＰ封裝。

根據以上思路筆者在進行了前期測試的基礎上進行了電路板的設計并順利完成了調試。目前這個以太網接口已經基本開發成功。本文將對這個設計的技術要點從硬件和軟件兩個方面進行詳細介紹。

２ ＴＭ１３００及ＰＣＩ總線接口

該系統的硬件結構框圖如圖１所示。本系統硬件設計的重點是ＰＣＩ總線接口。ＰＣＩ總線根據數據位的寬度有３２位和６４位之分,６４位的數據線與３２位是兼容的。ＰＣ機中常見的是３２位ＰＣＩ總線,它的有用引腳總數是１１０個,可以分成３組。第一組是基本功能信號線,包括３２位共享數據地址線ＡＤ〔００．．３１〕、接口控制線、仲裁線、時鐘線、系統復位線、中斷線;第二組是附加功能信號線,包括錯誤報告線、ｃａｃｈｅ功能支持線、ＪＴＡＧ邊界掃描線;第三組是電源線,包括設備耗電量標識線、３．３Ｖ電源線(１２根)、５Ｖ電源線(１３根)、地線(２２根)。

因為Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９不具備ＰＣＩ的附加功能信號線所支持的ｃａｃｈｅ功能和ＪＴＡＧ邊界掃描功能,同時雖然它具有奇偶校驗錯誤報告功能引腳,但該腳可以懸空不用。所以,設計時只需考慮第一組功能信號線的連接即可。

ＰＣＩ接口的設計有以下幾個要點：

(１)ＰＣＩ總線的仲裁

這里先說明兩個概念。首先,ＰＣＩ總線是多設備共享的,由于ＰＣ機里可以有多個ＰＣＩ設備,所以需要使用仲裁器;其次,ＰＣＩ設備有主設備和從設備之分,主設備可以發起ＰＣＩ數據的傳送從設備只能被動地響應主設備的操作以對讀操作和寫操作做出響應。ＰＣＩ的仲裁引腳是ＲＥＱ和ＧＮＴ,分別為請求線和授權線,而且只有ＰＣＩ主設備有這兩個引腳。一般情況下,ＲＥＱ通常和ＧＮＴ成對地連到仲裁器,而設備與設備的ＲＥＱ和ＧＮＴ通常是互不相連的。

ＰＣＩ總線的仲裁過程是這樣的：ＰＣＩ主設備把ＲＥＱ電平拉低以表示向仲裁器請求占用總線。經仲裁獲準后,仲裁器把這個設備的ＧＮＴ電平拉低以表示請求獲準,此后該設備便可以使用總線了。當它不再使用總線時,應使ＲＥＱ信號變為高電平仲裁器就不再給它分配總線資源。在本系統中,ＴＭ１３００是ＰＣＩ主設備,而Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９是ＰＣＩ從設備。由于它們不存在共享總線的問題,所以不需要仲裁器,而只是簡單地把ＲＥＱ和ＧＮＴ短接即可,這就相當于ＴＭ１３００自己給自己授權。

（２）ＰＣＩ_ＩＤＳＥＬ信號線在設備的ＰＣＩ配置讀寫中的作用

ＰＣＩ有一種特殊的讀寫周期,稱為配置讀寫。這是因為在系統引導時,如果沒有給設備配置Ｉ／Ｏ或內存地址,軟件就只能通過配置來讀寫訪問設備。配置讀寫有兩種,分別稱為０型和１型具體采用哪一種取決于總線的硬件連接。配置讀寫操作不經過ＰＣＩ橋時,使用０型,當需要經過ＰＣＩ橋時,則要用１型,０型讀寫的地址直接就是總線上的地址,１型讀寫的地址則要經過ＰＣＩ橋的譯碼才能成為最終的總線地址。本設計中,ＴＭ１３００和Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９是用ＰＣＩ總線直連的,所以使用０型配置讀寫。