發(fā)布時間：2014-04-12所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 基于IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體應(yīng)用越來越廣泛，本文首先解決多媒體DSP芯片TM1300與以太網(wǎng)控制器 CS8900A的硬件接口的設(shè)計，分析嵌入式操作系統(tǒng)pSOS+內(nèi)核中實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)模塊pNA+，最后實現(xiàn)在pSOS+操作系統(tǒng)環(huán)境下 CS8900A的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序的設(shè)計。
摘要：基于IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體應(yīng)用越來越廣泛，本文首先解決多媒體DSP芯片TM1300與以太網(wǎng)控制器 CS8900A的硬件接口的設(shè)計，分析嵌入式操作系統(tǒng)pSOS+內(nèi)核中實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)模塊pNA+，最后實現(xiàn)在pSOS+操作系統(tǒng)環(huán)境下 CS8900A的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序的設(shè)計。
關(guān)鍵詞：TM1300,CS8900A,pSOS+ pNA+ 驅(qū)動程序
1 概述
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，基于IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體應(yīng)用越來越廣泛。TM1300是Philips公司推出的一款高性能多媒體數(shù)字信號處理器芯片，適合于實時性強的音視頻處理應(yīng)用，可廣泛應(yīng)用于會議電視、可視電話、遠程圖像監(jiān)控等應(yīng)用場合。具有廣闊的應(yīng)用前景。
根據(jù)具體的基于IP網(wǎng)絡(luò)上的多媒體應(yīng)用系統(tǒng)的需要，采集的音視頻數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮處理后，一般要傳送到遠程終端或控制中心，這時就需要解決DSP應(yīng)用系統(tǒng)與IP網(wǎng)絡(luò)接口的問題。
考慮到國內(nèi)局域網(wǎng)大部分是以太網(wǎng)，隨著交換式網(wǎng)絡(luò)、寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使得基于以太網(wǎng)接入IP網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用有著現(xiàn)實意義。
2 DSP芯片TM1300及X10總線接口
DSP芯片TM1300的核心是32位VLIW結(jié)構(gòu)CPU，時鐘頻率可達166MHz，片內(nèi)集成了SDRAM接口、PCI/XIO總線接口、圖像協(xié)處理器、可變長解碼器、音頻輸入輸出接口、視頻輸入輸出接口、同步串行通信接口等模塊，各模塊與SDRAM之間采用DMA方式傳送數(shù)據(jù)。CPU各功能模塊之間的協(xié)調(diào)、資源的分析、進程的調(diào)度，由運行在CPU上的一個由中斷源觸發(fā)的實時操作系統(tǒng)pSOS+控制。
網(wǎng)絡(luò)控制器CS8900A是通過XIO總線與TM1300實現(xiàn)接口的。限于篇幅，這里重點介紹TM1300中用于外設(shè)端口擴展XIO總線。
3 CS8900A簡介
CS8900A是Cirrus公司生產(chǎn)的一種高集成度的全面支持IEEE802.3標準的以太網(wǎng)控制器，其組成結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。CS8900A 支持8位、16位的微處理器，可以工作在I/O方式或Memory方式。片內(nèi)集成了ISA總線接口，可以直接和有ISA總線的微處理器系統(tǒng)無縫連接。片內(nèi)集成了4KB容量的PacketPage結(jié)構(gòu)的RAM，這4KB存儲器映像結(jié)構(gòu)的RAM包括片內(nèi)各種控制、狀態(tài)、命令寄存器，以及片內(nèi)發(fā)送、接收緩存。用戶可以以I/O方式、Memory方式或DMA方式訪問它們。
之所以選擇CS8900A，是因為Cirrus提供了CS8900A的基于各種操作系統(tǒng)的驅(qū)動程序源代碼，這就為開發(fā)帶來了方便。基于pSOS的驅(qū)動程序是假設(shè)目標系統(tǒng)中包含了Intel 80X86的CPU和1個16位的ISA總線接口的，而TM1300中用于擴展外設(shè)的XIO總線是8位總線，可見硬件設(shè)計的主要任務(wù)是實現(xiàn)8位XIO總線與16位ISA總線時序的配合。驅(qū)動程序的設(shè)計主要是解決基于80X86芯片的源代碼移植到TM1300上運行的問題。
4 TM1300與CS8900A硬件接口電路設(shè)計
TM1300的XIO總線用于提供用戶擴展外設(shè)，有8根數(shù)據(jù)線D7～D0，24根地址線A23～A0，還有I/O讀寫信號RD、WR。所以，利用 TM1300的8位XIO總線模擬1個16位的ISA接口和CS8900A的ISA總線接口連接，即可解決硬件接口的問題。圖2給出了接口設(shè)計的原理框圖。
對CS8900A的16位數(shù)據(jù)讀和寫操作有所不同。當TM1300從CS8900A讀16位數(shù)據(jù)時，讀16位數(shù)據(jù)(A0=0、 A20=0)，CS8900A的低8位數(shù)據(jù)直接通過8路模擬開關(guān)B輸入到TM1300的XIO總線的8位數(shù)據(jù)線D7～D0;同時，高8位數(shù)據(jù)保存在緩沖器中，緊接著TM1300再讀入緩沖器中的高8位數(shù)據(jù)(A0=1、A20=0)。同樣，輸出16位數(shù)據(jù)到CS8900A時，首先將要輸出的高8位數(shù)據(jù)鎖存到鎖存器中(A0=1、A20=1)，然后緊接著直接輸出低8位數(shù)據(jù)到CS8900A的D7～D0(A0=0、A20=1)，此時，鎖存在鎖存器中的高8位數(shù)據(jù)輸出允許，也輸出到CS8900A的D15～D8。
A12～A0直接連接TM1300的XIO總線的A12～A0。因此對于TM1300而言沒有I/O和存儲器的區(qū)別，所以WR經(jīng)與片選取或后直接與CS8900A的IOW、MEMW連接。RD也是直接與CSCS8900A的IOR、MEMR連接。
5 CS8900A網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動程序設(shè)計
pSOS+是WindRiver公司專門為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)提供的一個模塊化、高性能的實時操作系統(tǒng)。它采用模塊化結(jié)構(gòu)，包含的一系列軟件功能模塊有：實時多任務(wù)內(nèi)核pSOS+、多處理器多任務(wù)內(nèi)核pSOS+m、TCP/IP協(xié)議棧pNA+、遠程調(diào)用函數(shù)庫pRPC+和文件系統(tǒng)pHILE+等。
基于pSOS+實時操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口框圖如圖3所示。
下面根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分層依次進行分析。
(1)物理層
以太網(wǎng)接口的物理實現(xiàn)前面已經(jīng)分析過。
(2)NI(網(wǎng)絡(luò)接口)層
pNA+通過一個用戶提供的稱為網(wǎng)絡(luò)接口(NI)的軟件訪問網(wǎng)絡(luò)。一方面它直接驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)接口芯片，控制太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀的收發(fā);另一方面它向pNA+提供符合pNA+要求的函數(shù)接口。在pNA+和NI之間的函數(shù)接口是標準的，和網(wǎng)絡(luò)的物理媒介以及網(wǎng)絡(luò)拓撲無關(guān)。這些函數(shù)可以使得pNA+不需要知道網(wǎng)絡(luò)接口底層的細節(jié)，可以理解它是pSOS+中的硬件抽象層(HAL)。
函 數(shù) 功能代碼 功能描述 NI-BROADCAST 5 廣播發(fā)送1個NI數(shù)據(jù)幀 NI-GETPKB 2 取得1個NI數(shù)據(jù)幀 NI-INIT 1 初始化NI NI-IOCTL 7 執(zhí)行I/O控制操作 NI-POLL 6 輪詢(for Probe+ packet) NI-RETPKB 3 返回1個NI數(shù)據(jù)包 NI-SEND 4 發(fā)1送個NI數(shù)據(jù)包
這些函數(shù)的實現(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序設(shè)計的主要任務(wù)，它們的代碼在cs8900a.c中。這些函數(shù)一方面驅(qū)動網(wǎng)卡收發(fā)，另一方面為pNA+提供了一套屏蔽硬件底層細節(jié)的函數(shù)實現(xiàn)。另外，NI還包括一個用于處理數(shù)據(jù)包中斷的中斷例程。
(3)網(wǎng)絡(luò)層及傳輸層
pSOS+的pNA+模塊集成了網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層。PNA+在整個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中處在第3層，包含IP協(xié)議、ARP協(xié)議的實理，ICMP協(xié)議、 IGMP協(xié)議的實現(xiàn);提供了對用戶數(shù)據(jù)報UDP和流式TCP兩種傳輸協(xié)議的支持，還提供了符合BSD標準的Socket接口，為應(yīng)用的實現(xiàn)提供了方便的編程環(huán)境。
(4)應(yīng)用層
在應(yīng)用層實現(xiàn)用戶的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。
網(wǎng)絡(luò)接口的調(diào)試是在PC機上PING這個CS8900A的網(wǎng)絡(luò)接口。如果PING通，表明整個NI層和pNA+已經(jīng)正常工作了。這個過程中，可以采用tmdbg.exe調(diào)試環(huán)境支持的DP()來測試一些結(jié)果，克服了TM1300系統(tǒng)沒有顯示支持的不足。
6 小結(jié)
本系統(tǒng)在實驗室局域網(wǎng)環(huán)境下，采用雙絞線連接，實現(xiàn)了TM1300與CS8900A的以太網(wǎng)接口的設(shè)計，實驗結(jié)果可以成功PING通。基于 Socket的簡單的C/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)測試程序也正常工作，在網(wǎng)絡(luò)低負荷時，可以用于音視頻多媒體數(shù)據(jù)網(wǎng)上傳輸，具有一定的使用價值。
