通信處理器MPC852T的無(wú)線(xiàn)接人點(diǎn)的系統設計

2 MPC852T功能介紹
在無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)A P的設計中，選用了MotoIoraMPC852T處理器。它是Motorola公司的PowerQUICC系列嵌入式通信處理器。PowerQulCC處理器系列廣泛應用于當今市場(chǎng)上的DSL 調制解調器、SOHO路由器、遠程接入服務(wù)器、DSLAM、中心局交換機設備、無(wú)線(xiàn)基礎設施基站、企業(yè)路由器以及媒體網(wǎng)關(guān)等領(lǐng)域。
MPC852T PowerQUICC(Quad Integrated CommunicationController)內部集成了微處理器和一些控制領(lǐng)域的常用器件，是一個(gè)多用途的通用芯片。它內部集成了微處理器和常用外圍器件，可用于各種控制領(lǐng)域。它應用于通信系統的低成本實(shí)現，提供了更高的性?xún)r(jià)比，并在通信方面有所增強。MPC852 PowerQUICC集成了兩個(gè)處理塊，一個(gè)處理塊是嵌入的PowerPC核，另一個(gè)是通信處理模塊(CPM，C0MMunications processor Module)。由于cPM分擔了嵌入式PowerPC核的外圍工作任務(wù)，這種雙處理器體系結構功耗要低于傳統的體系結構的處理器。嵌入式MFC852T內核可達l00MHz，擴展總線(xiàn)最大頻率是66MHz，50/60MHz內核頻率支持l:1模式和2:1模式，80/100MHz內核頻率支持2:l模式。MFC852T系統集成單元主要包括：總線(xiàn)監視器、中斷監視器、軟件看門(mén)狗、中斷定時(shí)器、時(shí)鐘合成器、PowerPC減量器、復位控制器及JTAG1149.l測試口。以上性能理想地適用于各種有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)的通信處理任務(wù)，極大地滿(mǎn)足了控制層繁重的任務(wù)處理及傳輸層高帶寬的要求。

3 核心板的設計
MPC852T是32位地址，32位數據總線(xiàn)寬度，4KB的數據Cache和4KB指令Cache，分別帶有一個(gè)MMU，52MHz的主頻，52MbpS的總線(xiàn)速度。若外接8位或l6位數據寬度的外設芯片，與CPU相接時(shí)，MPC852T的總線(xiàn)數據寬度是可設置的，可分配為8位、l6位或32位模式。在核心板中，選用了2片16lbit數據寬度，共4MB的Flash(MX29Lv160BTC，如有不同型號，則是完全兼容的器件)，速度70/90ns:2片16M8bit數據寬度的SDRAM(HY57V651620BTC-10S，如有不同型號，則是完全兼容的器件)構成，共32MB SDRAM。
MPC852T共提供了4個(gè)PORT，即PoRTA、PortB、P0rtC和PortD，對應的控制寄存器實(shí)現與其它信號引腳的復用。
端口分配使用情況如表l所列。

其中：一個(gè)SCC作為10M以太網(wǎng)接口，SMC(和P0rtB GPIO復用)作為兩線(xiàn)串口(TXD，RXD)。核心板未用的，通過(guò)核心板接口，引到接口板作為GPl0資源使用。
同時(shí)，由1個(gè)LED提供1個(gè)運行指示.1個(gè)l0M局域網(wǎng)接口LINK/TRANSMIT/RECEIVE指示，如圖2所示。

4 底層接口板的設計
底層接口板有1個(gè)9V供電插座和1個(gè)供電模塊,用的是9V的直流電源，為核心板和接口板提供標準的3.3V和5V電壓。底層接口板還提供了一系列的接口：1個(gè)標準RS-232串口，1個(gè)標準10M快速以太網(wǎng)接口，1個(gè)標準的100M快速以太網(wǎng)接口，1個(gè)PCMCIA接口，1個(gè)BDM接口。其中，BDM接口和RS-232串口，可用于核心板硬件檢測，映象文件下載，運行，Flash燒寫(xiě)等。
系統所用的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡是LANEscapeTM XI-325H的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，PCMCIA接口，2.4GHz直接序列擴頻，高速低功耗，發(fā)射功率為20dBm，遵循802.11h協(xié)議和Wi-Fi認證，64bit/128bitWEP加密，支持TCP/IP，IPX，NetBEUI的協(xié)議，支持1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和llMbps的自動(dòng)傳輸速率選擇，支持Ad-Hoc(對等)，Infrastructure(基礎網(wǎng)絡(luò ))和Roaming(漫游)的網(wǎng)絡(luò )模式，可以實(shí)現方便快捷無(wú)縫連接以太網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)。

MPC852T的CPM部分的4個(gè)SCC均可配置為10M以太網(wǎng)控制器，FEM是10M/100M以太網(wǎng)自適應控制器-通過(guò)這些以太網(wǎng)控制器，只需要簡(jiǎn)單的線(xiàn)路接口單元就可構成10M以太網(wǎng)口和10M/100M自適應網(wǎng)口。該以太網(wǎng)口符臺IEEE8023規范。實(shí)際使用中，MPC852T設置多少個(gè)網(wǎng)口，應根據主芯片的運行主頻和接口要求統籌考慮。在50MHz的MPC852T芯片上，實(shí)現1個(gè)10M網(wǎng)口(采用SCCl實(shí)現，如圖3所示)和1個(gè)lO/100M自適應網(wǎng)口如圖4所示。

MPC852T中I/O口的引腳幾乎都有多種功能，通過(guò)對有關(guān)的寄存器進(jìn)行設置或將某些引腳設置成指定電位，使得有關(guān)I/0功能為設計指定功能。由于MPC852T的引腳多，各引腳的功能也多，為了能夠盡快地確定各引腳的功能，可利用摩托羅拉公司提供的引腳功能安排工具，檢查引腳功能上的沖突。

5 無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)AP的系統軟件設計
MPC852T是遵照P0werPC結構體系的嵌入式芯片系列，因此可實(shí)現多任務(wù)操作，并支持多種內存映射方式，完全可以運行實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統，以滿(mǎn)足通信控制設備所要求的實(shí)時(shí)性。
嵌入式操作系統主要有Palm OS、Windows CE、EPOC、Linux CE、ONX、ECOS、LYNX等。高端嵌入式操作系統要求許多高級功能，如圖形用戶(hù)界面和網(wǎng)絡(luò )支持，但其價(jià)格很高，一般用戶(hù)難以接受。嵌入式Linux操作系統以?xún)r(jià)格低廉，功能強大有易于移植而被廣泛應用。Linux是個(gè)和Unix相似，以核心為基礎的，完全內存保護，多任務(wù)多進(jìn)程的操作系統。它支持廣泛的計算機硬件，包括MOTOROLA、X86、Alpha、Sparce、MIPS、PPC、ARM、NEG等。
在移植的Linux源代碼中，根據目標進(jìn)行半裁減定制，以適合目標系統,盡量少占用系統內存。操作系統定制后．將其連接到目標的應用程序上，成為應用程序的一部分，并對低級系統的初始化文件進(jìn)行修改，使之符合目標板的需要。對于MPC852T，所有軟件都固化在板上2片Flash內，Flash的內容可通過(guò)燒寫(xiě)工具來(lái)更新升級。開(kāi)發(fā)應用程序和更改其上的操作系統工作方式，可以采用一種交叉編譯的開(kāi)發(fā)模式,即為MPC852T應用。它不能直接在MPC823板上編輯、編譯和調試，而必須把工作寄宿到一臺PC機上完成。
一個(gè)小型的Linux操作系統需要下面三個(gè)基本要素。
①引導工具．它完成系統的一些初始化工作，然后把操作系統調入到內存中，跳到操作系統的入口。
②Linux內核，由內存管理，進(jìn)程管理和事務(wù)處理構成。因為L(cháng)inux內核支持多種CPU體系，所以修改Linux內核運行到硬件平臺中，不需要太多的工作。
③初始化進(jìn)程，為L(cháng)inux系統安裝inetd、telnetd、tftpd、bttpd等守護進(jìn)程，使得Linux系統成為名副其實(shí)的網(wǎng)絡(luò )操作系統，可以Telnet遠程管理，可以FTP傳遞文件。
如果系統想成為完整的操作系統，還得加上一個(gè)文件系統，硬件驅動(dòng)程序和提供所需功能的一個(gè)或多個(gè)應用程序，如1個(gè)串口、1個(gè)10M以太網(wǎng)接口、1個(gè)100M以太網(wǎng)接口、1個(gè)BDM調試接口、WLAN無(wú)限網(wǎng)卡的驅動(dòng)程序，802.1lb無(wú)線(xiàn)AP以及網(wǎng)關(guān)系統軟件，Web Server及TCP/IP協(xié)議等應用程序。

6 嵌入式LinuX無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)AP的實(shí)現
由于嵌入式操作系統硬件資源的限制．要做到實(shí)現AP在嵌入式Linux操作系統上的應用，就需要對Linux操作系統進(jìn)行特別定制，刪除AP不需要的部分，真正做到精簡(jiǎn)系統，過(guò)程大致可以分成兩個(gè)部分。
(1)精簡(jiǎn)內核
Linux內核是可以根據特定的要求進(jìn)行定制的，筆者使用的是嵌入式Linux操作系統3.0for PowerPC版本.在/usr/src/linux目錄下，使用make menuconfig把可以拿掉的項目全部拿掉。如果嵌入式系統沒(méi)有軟驅和光驅?zhuān)瑒t去掉內核中對于軟驅(floppy)及光驅(cdrom)的支持選項;如果AP不需要發(fā)聲，則不要聲音(sound)的支持。去掉所有的字符設備(character device)等。
在去除的同時(shí) 要根據AP應用軟件及一些特定功能的要求，在內核中留下對需要驅動(dòng)的支持。例如：要保留對網(wǎng)絡(luò )的支持，保留對TCP/IP協(xié)議的支持，保留PPP(點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議)特定功能的支持。
配置完成后，重新編譯內核，然后修改Linux系統引導器Iilo的配置文件井最后以新編譯的核作為啟動(dòng)內核。
(2)縮小Llnux的文件系統
嵌入式Linux本身是一種操作系統，它的主要任務(wù)是管理計算機的系統資源，為用戶(hù)提供使用計算機及外部設備的接口，因此在對Linux進(jìn)行大幅度刪減縮小的同時(shí)，也保留了一些基本的命令和目錄。這些保留的命令和目錄大致可以分成三類(lèi)：一類(lèi)是Linux操作系統啟動(dòng)所需要的，另一類(lèi)是為了完成一些系統功能的，最后一類(lèi)是使AP能夠正常工作的。
完成裁減工作后重啟，若Linux能夠正常啟動(dòng)運行，表明初步的Linux操作系統已構架成功，這樣就要完成AP在此上面的實(shí)現。AP是以運行腳本命令pcmcia將AP驅動(dòng)程序中已經(jīng)編好的目標文件(.o文件)作為模塊加載到系統中啟動(dòng)的，Linux提供了depmod、insmod、rmmod以及其它一些命令來(lái)保證適當的模塊以正確的順序加載。同時(shí)，AP啟動(dòng)時(shí)還要讀取配置文件，所謂配置文件就是方便用戶(hù)修改相應的參數，如AP的SSID，AP的信道號等所編制的簡(jiǎn)單腳本文件。這些配置文件通知AP驅動(dòng)程序相關(guān)參數的設置。有了這些文件后，AP就能正常啟動(dòng)了。另外，AP的目標文件在A(yíng)P關(guān)閉后自動(dòng)卸載掉。
最終實(shí)現的AP嵌入式Linux操作系統大概由以下幾個(gè)目錄組成。
◇/bin: 包含用戶(hù)的使用命令，如cp、Is、rm等,可根據情況對原系統的命令進(jìn)行刪減。
◇/boot：包含一些壓縮的內核映像和啟動(dòng)必備的文件。
◇/dev包含系統所需要的設備文件，是Linux設備輸出，輸入所需要的，可以用命令mknod或是makedev來(lái)產(chǎn)生。
◇/etc：包含系統所需要的配置文件。
◇/lib包含執行命令所需要的共享庫，命令ldd可以告訴哪些庫可以動(dòng)態(tài)連接在某一個(gè)執行命令上，這樣可以將需要的庫拷入。
◇/mnt:此目錄一般為空。
◇/proc：是個(gè)空目錄，啟動(dòng)時(shí)內核將系統啟動(dòng)狀態(tài)文件放人此目錄中，是proc文件系統所需要的目錄。
◇/sbin：包含系統命令，如init、getty、reboot等，有 些命令會(huì )影響整個(gè)系統。
◇/var：包含AP啟動(dòng)時(shí)的一些日志文件。
◇/usr：放入另外一些必要的命令，在目錄/ust/sbin及/usr/bin中。
根據具體的情況進(jìn)行具體的刪減，最終在4MB存儲容量的巔入式Linux操作系統中完成對無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)AP的使用。

結語(yǔ)
在嵌入式Linux操作系統上實(shí)現基于MPC852T的無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)AP的系統設計，充分發(fā)揮了MPC852T的強大控制能力和通信能力，以及Linux操作系統資源調度能力和實(shí)時(shí)性的特性，使AP具有較高的轉發(fā)速率，滿(mǎn)足了用戶(hù)的需求，而且構成了一個(gè)結構清晰、模塊化、易實(shí)現、易使用的嵌入式系統。