基于DSP的以太網(wǎng)通信接口設(shè)計(jì)方案

　　概述

　　TM1300是Philips公司推出的新一代高性能多媒體數(shù)字信號(hào)處理器芯片?；赥M1300的DSP應(yīng)用系統(tǒng)適合于實(shí)時(shí)聲音、圖像處理，可廣泛應(yīng)用于會(huì)議電視、可視電話(huà)、數(shù)字電視等應(yīng)用場(chǎng)合。它不僅具有強(qiáng)大的處理能力,同時(shí)還具有非常友好的音頻和視頻以及SSI和PCI等I/O接口，因此可以根據(jù)應(yīng)用的需要靈活地構(gòu)造各種視頻通信系統(tǒng)。鑒于目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及和網(wǎng)上視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展，很有必要為T(mén)M1300視頻編碼系統(tǒng)開(kāi)發(fā)一個(gè)以太網(wǎng)接口以拓寬其應(yīng)用范圍。開(kāi)發(fā)以太網(wǎng)接口的一種合理思路是利用TM1300集成的PCI接口來(lái)驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用的以太網(wǎng)接口芯片。由于目前多數(shù)以太網(wǎng)接口芯片(如Real- tek8029，Realtek8139等)都采用PCI接口，因此，可以用PCI總線(xiàn)將數(shù)據(jù)從TM1300傳輸?shù)竭@些專(zhuān)用的以太網(wǎng)接口芯片后，再由它們發(fā)送數(shù)據(jù)，而且TM1300可以在嵌入式操作系統(tǒng)pSOS中運(yùn)行，同時(shí)由于系統(tǒng)pSOS帶有TCP/IP協(xié)議棧因此可以方便地完成編碼碼流的TCP/IP封裝。 根據(jù)以上思路筆者在進(jìn)行了前期測(cè)試的基礎(chǔ)上進(jìn)行了電路板的設(shè)計(jì)并順利完成了調(diào)試。目前這個(gè)以太網(wǎng)接口已經(jīng)基本開(kāi)發(fā)成功。本文將對(duì)這個(gè)設(shè)計(jì)的技術(shù)要點(diǎn)從硬件和軟件兩個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)介紹。

　　2 TM1300及PCI總線(xiàn)接口

　　該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是PCI總線(xiàn)接口。PCI總線(xiàn)根據(jù)數(shù)據(jù)位的寬度有32位和64位之分,64位的數(shù)據(jù)線(xiàn)與32位是兼容的。PC機(jī)中常見(jiàn)的是32位PCI總線(xiàn),它的有用引腳總數(shù)是110個(gè),可以分成3組。第一組是基本功能信號(hào)線(xiàn),包括32位共享數(shù)據(jù)地址線(xiàn)AD〔00..31〕、接口控制線(xiàn)、仲裁線(xiàn)、時(shí)鐘線(xiàn)、系統(tǒng)復(fù)位線(xiàn)、中斷線(xiàn);第二組是附加功能信號(hào)線(xiàn),包括錯(cuò)誤報(bào)告線(xiàn)、cache功能支持線(xiàn)、JTAG邊界掃描線(xiàn);第三組是電源線(xiàn),包括設(shè)備耗電量標(biāo)識(shí)線(xiàn)、3.3V電源線(xiàn)(12根)、5V電源線(xiàn)(13根)、地線(xiàn)(22根)。 因?yàn)镽ealtek8029不具備PCI的附加功能信號(hào)線(xiàn)所支持的cache功能和JTAG邊界掃描功能,同時(shí)雖然它具有奇偶校驗(yàn)錯(cuò)誤報(bào)告功能引腳,但該腳可以懸空不用。所以,設(shè)計(jì)時(shí)只需考慮第一組功能信號(hào)線(xiàn)的連接即可。 PCI接口的設(shè)計(jì)有以下幾個(gè)要點(diǎn)： (1)PCI總線(xiàn)的仲裁 這里先說(shuō)明兩個(gè)概念。首先，PCI總線(xiàn)是多設(shè)備共享的，由于PC機(jī)里可以有多個(gè)PCI設(shè)備，所以需要使用仲裁器;其次，PCI設(shè)備有主設(shè)備和從設(shè)備之分，主設(shè)備可以發(fā)起PCI數(shù)據(jù)的傳送從設(shè)備只能被動(dòng)地響應(yīng)主設(shè)備的操作以對(duì)讀操作和寫(xiě)操作做出響應(yīng)。PCI的仲裁引腳是REQ和GNT，分別為請(qǐng)求線(xiàn)和授權(quán)線(xiàn)，而且只有PCI主設(shè)備有這兩個(gè)引腳。一般情況下，REQ通常和GNT成對(duì)地連到仲裁器，而設(shè)備與設(shè)備的REQ和GNT通常是互不相連的。 PCI總線(xiàn)的仲裁過(guò)程是這樣的：PCI主設(shè)備把REQ電平拉低以表示向仲裁器請(qǐng)求占用總線(xiàn)。經(jīng)仲裁獲準(zhǔn)后，仲裁器把這個(gè)設(shè)備的GNT電平拉低以表示請(qǐng)求獲準(zhǔn)，此后該設(shè)備便可以使用總線(xiàn)了。當(dāng)它不再使用總線(xiàn)時(shí)，應(yīng)使REQ信號(hào)變?yōu)楦唠娖舰熤俨闷骶筒辉俳o它分配總線(xiàn)資源。在本系統(tǒng)中，TM1300是PCI主設(shè)備，而Realtek8029是PCI從設(shè)備。由于它們不存在共享總線(xiàn)的問(wèn)題，所以不需要仲裁器，而只是簡(jiǎn)單地把REQ和GNT短接即可，這就相當(dāng)于TM1300自己給自己授權(quán)。

　　(2)PCI_IDSEL信號(hào)線(xiàn)在設(shè)備的PCI配置讀寫(xiě)中的作用 PCI有一種特殊的讀寫(xiě)周期，稱(chēng)為配置讀寫(xiě)。這是因?yàn)樵谙到y(tǒng)引導(dǎo)時(shí)，如果沒(méi)有給設(shè)備配置I/O或內(nèi)存地址，軟件就只能通過(guò)配置來(lái)讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)設(shè)備。配置讀寫(xiě)有兩種，分別稱(chēng)為0型和1型具體采用哪一種取決于總線(xiàn)的硬件連接。配置讀寫(xiě)操作不經(jīng)過(guò)PCI橋時(shí)，使用0型，當(dāng)需要經(jīng)過(guò)PCI橋時(shí)，則要用1型，0型讀寫(xiě)的地址直接就是總線(xiàn)上的地址，1型讀寫(xiě)的地址則要經(jīng)過(guò)PCI橋的譯碼才能成為最終的總線(xiàn)地址。本設(shè)計(jì)中，TM1300和Realtek8029是用PCI總線(xiàn)直連的，所以使用0型配置讀寫(xiě)。 AD〔00..31〕是PCI總線(xiàn)的共享地址和數(shù)據(jù)線(xiàn)，每一次PCI傳送都分為地址周期和數(shù)據(jù)周期。在地址周期，采用0型讀寫(xiě)時(shí)，AD〔00..31〕的內(nèi)容如下，AD〔00〕和AD〔01〕總為“00”，因?yàn)榕渲米x寫(xiě)是以雙字為單位的，AD〔02〕～AD〔07〕是要讀寫(xiě)的PCI配置空間的寄存器號(hào)AD〔08〕～AD〔10〕是設(shè)備的功能號(hào)在一塊PCI卡上有多個(gè)功能設(shè)備時(shí)，為了進(jìn)一步區(qū)分不同的設(shè)備就要用到這幾位，由于Realtek8029是單功能設(shè)備，故這幾位全為0，AD〔11〕～AD〔31〕是設(shè)備選擇位，其中必須有且僅有一位為“1”，如圖2所示，這在物理上表現(xiàn)為總線(xiàn)的AD〔11〕～AD〔31〕中有一根為高電平如果輸出高電平的這根線(xiàn)與某塊PCI卡的PCI IDSEL引腳相連，這塊卡就會(huì)被激活，這樣，在緊接著的數(shù)據(jù)周期中，它就會(huì)將其PCI配置空間相應(yīng)寄存器中的內(nèi)容放到總線(xiàn)上以供讀取。 (3) PCI_FRAME、PCI_DEVSEL、PCI_IRDY、PCI_TRDY引腳的處理 上述四個(gè)引腳均是低電平有效，因此需要接上拉電阻，以保證在設(shè)備未驅(qū)動(dòng)該引腳時(shí)處于穩(wěn)定的無(wú)效狀態(tài)，上拉電阻的阻值在1kΩ～10kΩ范圍內(nèi)，阻值越小，則將該信號(hào)驅(qū)動(dòng)為有效的時(shí)間越短，但太小又會(huì)導(dǎo)致電流過(guò)大，所以，要權(quán)衡考慮，本設(shè)計(jì)選用4.7kΩ。 上述三點(diǎn)對(duì)脫機(jī)情況下PCI設(shè)備的互連具有較普遍的參考意義，除此之外，本設(shè)計(jì)還有以下比較特殊的幾點(diǎn)： ●應(yīng)將TM1300的PCI，INTA引腳配置為輸入，以便接收Realtek8029的中斷; ●PCI時(shí)鐘由TM1300提供; ●Realtek8029的復(fù)位信號(hào)也就是TM1300的復(fù)位信號(hào)，該信號(hào)由外部電路提供; ●TM1300的PCI STOP、 PCI SERR引腳懸空，表示Realtek8029不具備相應(yīng)的附加功能。另外，TM1300的PCI INTB、PCI INTC、PCI INTD引腳可以用作用戶(hù)中斷。