PowerPC嵌入式系統中的以太網(wǎng)接口設計

l 引 言
PowerPC是1993年IBM，Apple和Motorola公司(其半導體部門(mén)現在分拆為Freescale公司)聯(lián)盟的共同設計的。PowerPC技術(shù)以RISC(精簡(jiǎn)指令集計算機)為基礎，該技術(shù)由IBM的POWER(性能優(yōu)化的增強RISC)體系結構而來(lái)。因PowerPC芯片具有高性能和低功耗的特點(diǎn)，主要應用在嵌入式系統。MPC7410是新一代G4處理器，通過(guò)加入A1tiVec技術(shù)，處理能力達到4G FLOPS，而1．8V的低電壓操作大大降低了芯片的功耗，提高了系統的穩定性。MPC7410內部主頻最高為500 MHz，每個(gè)時(shí)鐘周期最多可以執行8條指令，其中包括4條矢量運算(A1tiVec)指令和2條整型指令。系統采用MPC7410為核心處理器搭建嵌入式系統硬件平臺。利用Tsi107芯片組的PCI接口連接以太網(wǎng)。網(wǎng)口是系統非常重要的通信接口，通常情況下操作系統映像的下載以及與外界的通信都是通過(guò)以太網(wǎng)口進(jìn)行的。文中介紹了以太網(wǎng)接口硬件設計和VxWorks BSP的開(kāi)發(fā)。

2 系統結構概述
整個(gè)系統結構框圖如圖1所示。

在系統中使用了Motorola公司的RISC處理器Pow―erPC7410作為核心處理器，該處理器具有高性能和低功耗的特點(diǎn)，外接一個(gè)2 MB L2作為二級緩存，以提高運算速度。以Tundra公司為PowerPC專(zhuān)門(mén)設計的橋芯片／存儲器控制器Tsil07作為北橋芯片，利用60X總線(xiàn)和MPC7410相接，用以把60X總線(xiàn)信號轉化為PCI總線(xiàn)信號，并管理FLASH和SDRAM。此設計充分利用60X總線(xiàn)高數據傳輸速率和優(yōu)秀的連接性能，發(fā)揮了MPC7410的高可靠性和強大的處理能力，使該硬件平臺具有很高的性能。

3 Tsil07的PCI接口
Tsil07的PCI接口與PCI 2．1規范兼容。使用一個(gè)32位地址／數據復用線(xiàn)。在PCI總線(xiàn)和處理器或本地memory之間提供內部緩沖。處理器讀和寫(xiě)操作分別有1個(gè)32 B緩沖，memory操作具有2個(gè)32 B讀緩沖和2個(gè)32 B寫(xiě)緩沖。PCI總線(xiàn)使用中央仲裁方式，每一個(gè)master都有它自己的請求(REQ)和獲得(GNT)信號?？赏ㄟ^(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的請求――獲得握手獲得總線(xiàn)的控制權。仲裁在前一個(gè)訪(fǎng)問(wèn)時(shí)發(fā)生，故不會(huì )占用PCI總線(xiàn)的周期。
Tsil07為自身和另外最多5個(gè)PCI總線(xiàn)master提供總線(xiàn)仲裁邏輯，可通過(guò)設置PCI仲裁控制寄存器(PACR)的位15決定是否使能(置為1)或禁止(置為O)片內PCI仲裁器。在復位信號(HRESET)為高時(shí)采集SDMA9以確定片內PCI仲裁器被使能(低)或禁止(高)。
片內PCI仲裁器使用一個(gè)可編程的、兩級、round―robin仲裁算數邏輯，5個(gè)外部master的每一個(gè)，加上Tsi107使用PACR中的適當位被編成2個(gè)優(yōu)先級，高或低。低優(yōu)先級組在高優(yōu)先級組中共同占用一個(gè)總線(xiàn)請求傳輸通道。系統中如果有N個(gè)高優(yōu)先級設備和M個(gè)低優(yōu)先級設備，則每一個(gè)高優(yōu)先級設備最少會(huì )得到總線(xiàn)傳輸，每個(gè)低優(yōu)先級的設備最少會(huì )得到總線(xiàn)傳輸。

4 地址映射關(guān)系
根據Tsi107在電路中所起的作用它的工作方式可以分為2種，host mode和agent mode。在host mode，Pow―erPC是整個(gè)板子的主CPU，Tsi107管理整個(gè)系統的Memory和PCI總線(xiàn)。在agent mode，PowerPC系統是一個(gè)PCI設備，Tsi107負責和PCI主橋通信，管理這個(gè)PCI設備局部的memory。整個(gè)PowerPC系統受PCI主橋管理。在本系統中Tsi107工作在host mode。Tsil07在host mode時(shí)可采用2種地址映射方式，map A和map B。在復位時(shí)通過(guò)地址映射配置引腳SDBA0選擇地址映射方式。如果Tsi107工作在host mode并且SDBA0上拉，則Tsil07使用map B。建議不使用map A，使用map B時(shí)，PowerPC和PCI的地址映射關(guān)系如表1所示。