基于1MPC8280的AAL2與DMA通道驅(qū)動(dòng)軟件的實(shí)現(xiàn)

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在B-ISDN（寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）ATM參考模型中，AAL（ATM適配層）介于ATM層和應(yīng)用程序之間，主要負(fù)責(zé)ATM層與高層間的信元轉(zhuǎn)發(fā)過程。不同的AAL支持不同的流量或服務(wù)類型。對(duì)于ATM傳輸，AAL2提供同步模式、面向連接、可變比特速率傳輸，而AAL5提供異步模式、面向連接、可變比特速率傳輸。由于AAL5的處理比AAL2簡(jiǎn)單得多，目前大部分的網(wǎng)絡(luò)處理器都只支持AAL5的適配，不適合TD網(wǎng)絡(luò)測(cè)試儀的應(yīng)用。隨著網(wǎng)絡(luò)的普及化和復(fù)雜化，網(wǎng)絡(luò)的合理架設(shè)和正常運(yùn)行變得異常重要，而保障網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行必須要從兩個(gè)方面著手。其一，網(wǎng)絡(luò)施工質(zhì)量直接影響網(wǎng)絡(luò)的后續(xù)使用，所以施工質(zhì)量不容忽視，必須嚴(yán)格要求，認(rèn)證檢查，防患于未然。其二，網(wǎng)絡(luò)故障的排查至關(guān)重要，直接影響網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，必須追求高效率、短時(shí)間。因此網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)輔助設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)施工和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)工作中變得越來越重要。

2 ATM控制器

ATM控制器通過Utopia2端口實(shí)現(xiàn)ATM和AAL適配層協(xié)議，可工作在主、從模式下。它能以155 Mb／s的全雙工速率支持AAL5、AAL2、AAL1和AAL0的分段（segmentation）與重組（SAR）功能以及CP-CS子層協(xié)議。對(duì)每個(gè)虛擬信道VC，ATM控制器的步速控制器單元APC生成信元的發(fā)送速率，以滿足CBR、VBR、ABR以及非特定速率的發(fā)送需求。APC單元采用漏斗機(jī)制調(diào)節(jié)VBR。APC單元也采用8個(gè)優(yōu)先級(jí)實(shí)時(shí)控制ATM信道的發(fā)送。

3 DMA控制器

PCI橋的DMA控制器用于傳輸603e核或主機(jī)的數(shù)據(jù)塊。數(shù)據(jù)的搬移發(fā)生在PCI或者60×總線上。PCI橋的DMA模塊有4個(gè)高速的DMA通道，傳輸帶寬210 Mb／s。603e核和PCI主控器都可以初始化DMA的傳輸。DMA控制器可工作在鏈表模式或直接訪問模式。對(duì)每個(gè)傳輸段，按照裝載的描述器的信息DMA控制器開始傳輸。一旦當(dāng)前段傳輸完，DMA控制器就從內(nèi)存中讀取下一個(gè)描述器的信息，然后開始下一個(gè)DMA傳輸。如果當(dāng)前描述器是鏈表中的最后一個(gè)，或者有錯(cuò)誤發(fā)送，此進(jìn)程結(jié)束。DMA（Direct Memory Access，直接內(nèi)存存取） 是所有現(xiàn)代電腦的重要特色，他允許不同速度的硬件裝置來溝通，而不需要依于 CPU 的大量 中斷 負(fù)載。否則，CPU 需要從 來源 把每一片段的資料復(fù)制到 暫存器，然后把他們?cè)俅螌懟氐叫碌牡胤健Ｔ谶@個(gè)時(shí)間中，CPU 對(duì)于其他的工作來說就無法使用。 DMA 傳輸將數(shù)據(jù)從一個(gè)地址空間復(fù)制到另外一個(gè)地址空間。當(dāng) CPU 初始化這個(gè)傳輸動(dòng)作，傳輸動(dòng)作本身是由 DMA 控制器 來實(shí)行和完成。典型的例子就是移動(dòng)一個(gè)外部?jī)?nèi)存的區(qū)塊到芯片內(nèi)部更快的內(nèi)存區(qū)。像是這樣的操作并沒有讓處理器工作拖延，反而可以被重新排程去處理其他的工作。DMA 傳輸對(duì)于高效能 嵌入式系統(tǒng) 算法和網(wǎng)絡(luò)是很重要的。DMA控制器框圖如圖1所示。

4 AAL2的適配

AAL2適用于傳輸?shù)退俾收Z音流量。AAL2分為通用部分子層（CPS）和服務(wù)特定會(huì)聚子層（SSCS）。AAL2的數(shù)據(jù)單元的分段與重組情況如圖2所示。

ATM層一個(gè)ATM信元的凈荷可以裝載一個(gè)或多個(gè)CPS包，多個(gè)CPS包在CPS子層組成CPS-PDU，多個(gè)CPS-PDU在SSSAR子層組成SSSAR-PDU，多個(gè)SSSAR-PDU最后組成一個(gè)SSSAR-SDU。圖2中的STF域表示在一個(gè)ATM信元中第一個(gè)CPS包的起始偏移位置，是一個(gè)非常重要的域。

4.1初始化模塊

初始化模塊負(fù)責(zé)將FCC1配置成ATM模式以實(shí)現(xiàn)ATM控制器功能，主要完成對(duì)ATM參數(shù)表、APC控制器、中斷隊(duì)列、壓縮地址映射表、以及時(shí)鐘和Utopia2的接口配置。

4.2數(shù)據(jù)發(fā)送模塊

上層應(yīng)用通過API接口，API（Application Programming Interface,應(yīng)用程序編程接口）是一些預(yù)先定義的函數(shù)，目的是提供應(yīng)用程序與開發(fā)人員基于某軟件或硬件的以訪問一組例程的能力，而又無需訪問源碼，或理解內(nèi)部工作機(jī)制的細(xì)節(jié)。API除了有應(yīng)用“應(yīng)用程序接口”的意思外，還特指 API的說明文檔，也稱為幫助文檔。另外，也是美國(guó)石油協(xié)會(huì)、空氣污染指數(shù)、醫(yī)藥、空中位置指示器的英文簡(jiǎn)稱。使用DMA通道將發(fā)送消息隊(duì)列中的數(shù)據(jù)幀發(fā)送給發(fā)送模塊，發(fā)送模塊從消息隊(duì)列中取得數(shù)據(jù)幀和其對(duì)應(yīng)的通道號(hào)，將通道號(hào)寫入ATM參數(shù)表，完成TCT表、CID表、TxQD和TxBD表的初始化；將數(shù)據(jù)幀寫入發(fā)送緩存DataBuffer中，并設(shè)置該緩存所對(duì)應(yīng)的TxBD（發(fā)送緩存描述符）的R（Ready）標(biāo)志位。數(shù)據(jù)發(fā)送流程如圖3所示。

4.3數(shù)據(jù)接收模塊

ATM控制器收到信元后，根據(jù)從信頭中提取的VPI和VCI值在壓縮地址映射表中查找其所對(duì)應(yīng)的通道號(hào)Ch_Num，如果沒有找到相匹配的通道，則將該信元丟棄。如果找到相匹配的通道，則找到接收初始配置形成的接收鏈表RCT；然后根據(jù)信元凈荷里的CID值找到接收初始配置形成的CID表、RxQD表；最后互相映射，一起找到接收初始配置形成的RxBD表，把該通道真正的消息體存儲(chǔ)在所對(duì)應(yīng)的接收緩存中。根據(jù)接收信元是處理到的CPS子層，還是SSSAR子層，ATM控制器完成信元的重組SAR。數(shù)據(jù)接收模塊根據(jù)觸發(fā)的接收中斷隊(duì)列條目的原因值，找到所對(duì)應(yīng)的通道號(hào)，然后從該通道所對(duì)應(yīng)的接收緩存中取出收到的數(shù)據(jù)幀，最后打上時(shí)間標(biāo)簽等自定義頭，通過DMA通道把接收消息隊(duì)列送給API接口。數(shù)據(jù)接收流程如圖4所示。

5 DMA通道驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

開發(fā)中由于和底層程序交互，當(dāng)?shù)讓訉憹M一塊區(qū)域（共3塊）后，通過DoorBell中斷通知驅(qū)動(dòng)程序。首先創(chuàng)建一個(gè)內(nèi)核事件對(duì)象，在SerialRead中設(shè)置開始DMA時(shí)，啟動(dòng)底層程序?qū)憯?shù)據(jù)，在OnD-maReady函數(shù)中，等待事件信號(hào)，當(dāng)?shù)讓訑?shù)據(jù)準(zhǔn)備好，發(fā)生DoorBell中斷時(shí)，由于硬件中斷的優(yōu)先級(jí)高，所以，程序進(jìn)入Isr_Irq中斷服務(wù)例程，在該函數(shù)中，判斷是DoorBell中斷后，置事件為有信號(hào)狀態(tài)，然后返回TRUE。下面給出了部分的中斷服務(wù)例程代碼：

6結(jié)束語

本系統(tǒng)是以MPC8280為核心，通過PCI采用DMA通道完成底層硬件與上層軟件之間的數(shù)據(jù)交互，經(jīng)過軟硬件調(diào)試，在實(shí)際應(yīng)用中運(yùn)行穩(wěn)定。

[1].PCIdatasheethttp:///datasheet/PCI_1201469.html.