基于BCM5615和BCM5615的EPON系統(tǒng)ONU設(shè)計

　　C*OLE和EMS接口電路

　　串行通信通過MAX232芯片實現(xiàn)，工作在3.3V工作電壓，它的體積比較小，工作穩(wěn)定。通過串口可實現(xiàn)對ONU的網(wǎng)絡(luò)管理。使用常用的PHY芯片RTL8139擴展一個10Mbps網(wǎng)口，使得在Bootloader代碼引導(dǎo)系統(tǒng)后，通過該網(wǎng)口下載Linux內(nèi)核代碼，系統(tǒng)運行后通過該網(wǎng)口對ONU進行WEB管理。

　　交換模塊接口設(shè)計

　　以太網(wǎng)交換模塊由1個BCM5615交換芯片、3個BCM5228B PHY芯片、1個BCM5221PHY芯片、1個HDMP-1636A千兆SERDES和SDRAM芯片組成。該模塊提供1個千兆光口(1000BASE-LX)，25個百兆光口(100BASE-FX)，是實現(xiàn)ONU功能的核心部分。一個千兆口作為PON的接收端口，接收OLT廣播發(fā)送的數(shù)據(jù)包;另一個千兆口連接成百兆口，作為PON的發(fā)送端口，向OLT發(fā)送數(shù)據(jù)，該端口發(fā)射的是特殊波長的光。通過特殊的交換機制來實現(xiàn)ONU與OLT的連接。

　　BCM5615芯片簡介

　　BCM5615是集成多層交換芯片，是以太網(wǎng)交換模塊的核心。它具有24個10/100Mbps和2個10/100/1000Mbps以太網(wǎng)口;具有2層和3層交換和27層過濾功能;可實現(xiàn)全線速交換，交換速率達670萬包/秒;支持IEEE 802.1Q.D;具有256KB的內(nèi)部數(shù)據(jù)包存儲器，可以用SDRAM擴展64MB外部數(shù)據(jù)包存儲器。

　　本設(shè)計選用3片BCM5228B來提供24個PHY端口。BCM5228B是物理層器件，單片內(nèi)包含8個獨立的PHY(端口)。BCM5615通過串行MII管理接口管理3個 BCM5228B芯片的24個PHY端口，系統(tǒng)對BCM5228B的訪問就是通過轉(zhuǎn)化為BCM5615的串行MII管理接口上的操作來實現(xiàn)的。BCM5228B每個PHY端口的管理地址由PHYADD[4：：0]引腳設(shè)置，若BCM5228B的PHYADD[4：：0]為PHYAD，則每片8個端口對應(yīng)的管理地址分別為ADDR=PHYAD+ PORTX，PORTX為每個PHY端口的編號。

　　時鐘電路

　　BCM5615的芯核時鐘由133MHz的晶振產(chǎn)生,設(shè)計PCB時，應(yīng)盡量靠近BCM5615的時鐘輸入引腳,BCM5615的GMII時鐘與MII時鐘均為125MHz，由125MHz的晶振通過74LCX245緩沖后產(chǎn)生四路125MHz的時鐘源，輸入到BCM5615的GMII_CLKIN引腳和3片BCM5228的REF_CLK引腳。注意連接到BCM5228B的時鐘線應(yīng)該等長，不管千兆口是否使用，GMII_CLKIN的時鐘都必須提供。

　　系統(tǒng)復(fù)位電路

　　系統(tǒng)復(fù)位電路采用IMP811復(fù)位芯片,通過74LCX245緩沖后產(chǎn)生多路復(fù)位信號,分別接到各個芯片的復(fù)位引腳。為了可靠復(fù)位,要求復(fù)位信號的上升沿不能有振蕩現(xiàn)象發(fā)生。

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　本文選擇Linux作為操作系統(tǒng)，使用Broadcom公司提供的軟件開發(fā)包SDK開發(fā)BCM5615的驅(qū)動程序。PPCBOOT是獨立于其它軟件的，它只負責初始化并配置有關(guān)硬件，然后調(diào)用Linux內(nèi)核映像引導(dǎo)操作系統(tǒng)運行，其它軟件分為用戶空間程序和內(nèi)核空間程序兩大部分。在內(nèi)核空間運行嵌入式Linux操作系統(tǒng)、BCM5615驅(qū)動程序、RTL8139網(wǎng)口驅(qū)動程序、實現(xiàn)STP的STP內(nèi)核模塊、為方便整個軟件系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)而采用的虛擬設(shè)備VND和VCD。它們之間的接口關(guān)系是：Linux提供內(nèi)核API給BCM5615驅(qū)動和其它Linux可動態(tài)加載內(nèi)核模塊，如STP、VND、VCD、RTL8139網(wǎng)卡驅(qū)動等。

　　ASIC驅(qū)動

　　ASIC 驅(qū)動主要是完成對BCM5615的初始化和配置工作，并為上層服務(wù)提供接口。其中SAL 層的目的就是把操作系統(tǒng)所提供的各種服務(wù)映射為驅(qū)動程序本身的API。第二層即中間層，也可以說是整個驅(qū)動程序的核心層，它建立在SAL 之上，其設(shè)計目標主要是提供底層寄存器和存儲器的訪問、PCI 總線操作、DMA 操作以及中斷處理函數(shù)等。驅(qū)動程序的頂層是API層，它建立在DRV層之上，是對DRV 有關(guān)部分的封裝，從而為上層的其他軟件模塊提供各種服務(wù)，其他模塊通過調(diào)用這一層的函數(shù)來訪問和控制ASIC。ASIC 驅(qū)動提供的API 對用戶進程來說是無法直接調(diào)用的，因此本文設(shè)計了一個虛擬的字符設(shè)備(TTY)，并編寫其驅(qū)動程序，同時在/dev 目錄下用mknod 命令建立相對應(yīng)的字符設(shè)備文件。

　　對操作系統(tǒng)來說，BCM5615的26 個端口對應(yīng)于一個物理PCI 設(shè)備，即ASIC，它們共享一個PCI通道和地址空間。這給那些與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備緊密相關(guān)的軟件帶來不少麻煩，因此可以把26 個端口設(shè)計成26 個虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(VND)并編寫其驅(qū)動程序。因此，SNMPD 和生成樹協(xié)議軟件所看到的是26 個虛擬網(wǎng)卡，和普通的網(wǎng)卡并無區(qū)別。

　　結(jié)語

　　本文采用波分多址(WDMA)實現(xiàn)的EPON系統(tǒng)，與同類產(chǎn)品相比較，有實現(xiàn)簡單、性能好、易于升級、系統(tǒng)造價低的優(yōu)勢，已經(jīng)在寬帶接入網(wǎng)中獲得重要應(yīng)用