以太網通信接口的設計與實現

軟件執行的流程大致是：系統首先啟動ｐＳＯＳ,并由它加載網絡接口驅動程序,然后調用驅動程序的ｎｉ_ｉｎｉｔ函數,同時初始化Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的ＰＣＩ配置空間并設置Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的工作參數,之后啟動用戶任務。在這里,用戶任務為Ｈ．２６３編碼進程。它對ＶＩ口讀入的源圖像進行壓縮編碼后,將調用ｓｏｃｋｅｔ的接口函數ｓｅｎｄｔｏ（ｓｅｎｄｔｏ是ＵＤＰ套接口專用的發送函數）,然后把碼流發送給ｐＳＯＳ由ｐＳＯＳ根據ＵＤＰ協議進行封裝后,再調用ｎｉ_ｓｅｎｄ函數,并由ｎｉ_ｓｅｎｄ完成數據包從系統主內存到Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９片上ＲＡＭ的拷貝,然后啟動Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９發送數據。在接收情況下,Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９收到一個完整的數據包后會用中斷通知ＣＰＵ,然后由ＣＰＵ執行中斷服務程序。當中斷服務程序將數據包從Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９片上ＲＡＭ中拷貝到系統的主內存后,系統將調用Ａｎｎｏｕｎｃｅ函數并把數據塊的指針、數據長度和其它信息提交ｐＳＯＳ,最后由ｐＳＯＳ將數據包沿協議棧一層層上傳并作出相應的處理。

軟件的設計和ｐＳＯＳ操作系統的關系比較密切,限于篇幅,本文不對ｐＳＯＳ作詳細介紹,。本文接下來重點介紹ＰＣＩ配置空間的配置過程,這部分對于類似的設計有較普遍的參考意義。ＰＣＩ配置空間有６４個字節,ＰＣＩ片內的這些寄存器存儲了該芯片的廠商號、設備號、設備類型等重要代碼,還包括命令寄存器、基地址寄存器等控制其總線行為的寄存器,它們必須在設備初始化時正確配置,否則設備不能工作。

對Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９ ＰＣＩ空間的配置需要三個步驟：

首先是掃描總線,這一步的目的是找到Ｒｅａｌ-ｔｅｋ８０２９的配置地址,直觀地講,就是找到它的ＰＣＩ_ＩＤＳＥＬ引腳和哪根ＡＤ線相連,因為后續的配置寫要根據這個地址來尋址。掃描總線時,要對ＡＤ〔１１〕到ＡＤ〔３１〕每根線進行一次掃描,如果哪根ＡＤ線連接了一個ＰＣＩ設備的ＰＣＩ ＩＤＳＥＬ引腳,那么用配置讀函數讀取ＰＣＩ配置空間的０號寄存器時,應該返回該設備的設備和廠商代碼,如果這根線實際未連接設備,則返回值是０。已知Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的設備和廠商代碼是“０ｘ８０２９１０ｅｃ”,如果返回值與之相同,說明找到了Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９,這時要記下這根ＡＤ線的序號。例如,在硬件上把Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的ＰＣＩ ＩＤＳＥＬ和ＡＤ〔２０〕相連,則掃描到的序號就應該是“２０”。

其次,用配置寫函數配置Ｉ／Ｏ讀寫使能,即在ｃｏｍｍａｎｄ寄存器中寫入“０ｘ１”。

最后,用配置寫函數配置Ｉ／Ｏ地址,也就是在Ｉ／ＯＢａｓｅＡｄｄｄｒｅｓｓ寄存器寫入分配給該設備的Ｉ／Ｏ地址（例如“０ｘｅ４００”）。具體程序流程圖如圖４所示。

4 調試結果

根據以上設計,筆者在原ＴＭ１３００視頻編碼硬件系統的基礎上加入了ＰＣＩ接口,并編寫了ｐＳＯＳ下Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的驅動程序。然后,在這個硬件平臺上對Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的驅動部分進行了數據傳送測試。

筆者首先用一個單獨的ＵＤＰ發送任務進行發送速率測試。這個任務主要是高速地向網絡上的一臺ＰＣ發送數據包,數據包的大小是變長的。ＰＣ接收并對丟包數進行統計的結果如表１所列。實驗表明,在用網線直連的各種測試速率情況下都沒有出錯,而當接入局域網后,在發送速率為４．５Ｍｂｐｓ時有突發的少量錯誤。由于ＵＤＰ是不可靠的傳輸方式,所以這種錯誤是正常的。測試中,ＵＤＰ發送的最高速率可以達到５Ｍｂｐｓ左右,它與硬件的最高速率（１０Ｍｂｐｓ）相比還有一定差距,主要原因是數據從系統主內存到Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９片上ＲＡＭ的拷貝過程目前尚未采用ＤＭＡ方式,這是需要改進的地方。

表1 丟包數統計表（單位：丟包個數/分鐘）