摘要：摩托羅拉公司的POWER PC系列芯片是眾多嵌入式高端通信設備的首選。該系列芯片配合主流的實時多任務操作系統VxWorks，可滿足大多數高端通信設備的要求的低功耗、高性能、高可靠性的要求。本文闡述在摩托羅拉公司MPC860系列芯片上實現雙以太網口通信的方法，并給出實現的具體源代碼。

關鍵詞：POWERPC860 VxWorks TCP/IP 多以太網接口 DRIVER加載 RTOS

通過TCP/IP協議棧來實現數據通信，是目前大多數通信設備所必備的。在以太網上實現TCP/IP更是一種價廉物美的選擇。本文描述的正是這種通信設備一種實現方法。

通信控制設備大多是嵌入式系統，求CPU功耗低、接口種類豐富。POWERPC 860T芯片是摩托羅拉公司MPC860系列通信專用嵌入式CPU的產品，主要特點是增加了1個10/100M自適應以太網口，工作頻率可達80MHz，廣泛地用于中、高檔通信設備。其內部結構框圖如圖1所示。

從圖1中可以看出，860T芯片主要由微處理器內核（embedded POWEPRPC core）、系統接口單元SIU（System Interface Unit）、通信處理器單元CPM（Communication Processor Module）和快速以太網模塊FEM（Fast Ethernet Module）等組成。由于860T中集成了許多外圍接口的控制器，同FLASH、SRAM、SDRAM等各種存儲器可實現無縫隙連接。外部通信接口一般只需添加線路接口單元。本文實現的系統硬件框圖如圖2所示。FLASH采用的是AM29LV017，SRAM為SODIMM SDRAM條。

CPU部分的4個SCC均可配置為10M以太網控制器，FEM為一個10/100M以太網自適應控制器。通過這些以太網控制器，只需簡單的線路接口單元就可構成10M以太網口和10/100M自適應網口。該以太網口符合IEEE802.3規范。實際使用中，860T設備多少個網口，應根據芯片的運行主頻和接口要求來統籌考慮。在設計時，相關的性能計算可使用摩托羅拉公司推供的軟件進行估算。我們在50 MHz MPC860T芯片上，實現了1個10M網口（采用SCC1實現，如圖3所示）和1個10/100M自適應網口（如圖4所示）。

MPC860T中I/O口引腳幾乎都有多種功能，通過對有關的寄存器進行設置或將某些引腳設置成指定電位，使得有關I/O口的功能為設計指定的功能。在設計時，可能會發現某些多功能引腳要么只能處于A功能，要么處于B功能，無法使得A、B功能同時滿足。由于MPC860T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。

MPC860T是遵照POWERPC結構體系的嵌入式芯片系列，因此可實現多任務操作，并支持多種內存映射方式，完全能夠運行實時多任務操作系統，以便滿足通信控制設備所要求的實時性。

Wind River公司的VxWorks實時多任務嵌入式操作系統是大多數實時嵌入式系統的首選，具有其它嵌入式操作系統無法比擬的內核代碼少、裁剪性強、實時性強、軟件模塊多等優點。本文的多網口通信實現是在VxWorks集成環境TORNADO 2.0下開發的。關于VxWorks實時嵌入式操作系統可參見Wind River公司的相關資料。

VxWorks支持TCP/IP協議棧，用戶程序可通過BSD套接字方式訪問網絡，工作方式和Windows下的BSD套接字方式基本一樣。

VxWorks的TCP/IP協議棧與網絡設備驅動的接口有兩種。一種是標準的BSD4驅動程序。它將驅動程序和協議緊密關聯在一起，不利于多協議的支持（后期BSD進行了改進，可實現多協議的支持）。VxWorks不推薦使用BSD4驅動程序。另一種標準是VxWorks專有的END（Enhanced Network Driver）驅動程序。它通過一個稱為MUX的薄層，將驅動程序和協議棧隔離開，達到驅動程序獨立于具體協議的目的，從而實現多協議的支持。END驅動程序技術多播和輪詢通信方式。因此，我們采用END驅動程序方式來實現網絡設備驅動程序，擴展通信功能。

VxWorks的驅動程序既可以在啟動時加載，也可以在系統啟動后加載。不過網絡驅動程序，最好是在啟動時加載（本文采用此方式）。VxWorks啟動時，發起的tUsrRoot任務初始化網絡任務的JOB隊列，同時發起tNetTask任務來處理網絡任務中的JOB隊列，調用muxDevLoad()裝載用戶網絡設備驅動程序。之后，通過muxDevStart()啟動該網絡設備驅動程序。

用戶驅動程序的中斷例程，通過sysIntConnect()掛接在系統的中斷結構上。一般在muxDevStart()中完成該工作。

驅動程序的中斷例程，一般盡可能少地做一些將接收的數據包搬移工作，以減少中斷關閉的時間。用戶的實際中斷處理服務例程放在netJob任務中完成（中斷例程通過netJobAdd()函數將實際中斷處理服務例程加到netJob任務的隊列中）。

用戶在編寫好驅動程序后，應根據要求修改板級支持軟件包（BSP）中confignet.h的內容，以例系統正確加載。主要修改endTb1表。

修改config.h中的相關內容：在默認情況下，系統僅僅支持1個網絡接口。如果在config.h包含了#define FADS_860T，那么默認啟動能夠工作的是100M的網絡接口（motfec0）；如果在config.h中沒有包含#define FADS_860T，那么默認啟動能夠工作的是10M的網絡接口（cpm0）。

操作系統根據啟動參數來對網絡接口進行配置，簡要流程如下：

①在usrRoot()中調用usrNetworkInit()（在prjConfig.c中）。在usrNetworkInit()中調用：

*usrNetProtoInit（）初始化網絡協議堆棧（包括BSD Socket Support、Host Table、BSD4.4Ipv4、BSD4.4UDPv4、BSD4.4TCPv4、BSD4.4ICMPv4、BSD4.4IGMPv4以及調試和show facility部分等等）。

*muxLibInit()初始化連接協議與END driver的mux層。

*usrEndLibInit（）（在comps/src/net/usrEndLib.c中）支持使用mux/END接口的網絡設備。

*usrNetworkBoot（）使用啟動參數來初始化一個網絡設備。

*usrNetAppInit（）初始化網絡應用協議和一些server，比如RPC、rlogin、telnet server以及ftp server等等。

②在usrEndibInit()中，遍歷configNet.h內的endDevTb1[]數組，調用muxDevLoad(…)裝載END驅動程序，并調用muxDevStart（…）將它啟動。

③在usrNetworkBoot（）中調用：

*usrNetBoot()從命令參數行（bootline）提取網絡接口的IP地址、目標名字（target name）以及單元號（unit number）.

*usrNetmaskGet()獲取接口的網絡掩碼。

*usrNetworkDevStart()加入并配置一個網絡設備（cpm或者motfec）。

④在usrNetworkDevStart()中，調用usrNetEndDevStart(…)、usrNetBsdDevStart(…)以及usrNetLoopbackStart()。以上3個函數中，使用命令參數行啟動了1個物理網絡接口以及1個本地回路接口。

從以上流程來看，當定義了FADS_860T時，默認根據命令參數行（在config.h中，有一個初始的默認值DEFAULT_BOOT_LINE）啟動并配置了一個motfec網絡接口。

支持雙網口時的修改：

①在config.h中加入#define INCLUDE_CPM這一行。

②在configNet.h中，于#ifndef IP_MAX_UNITS行之前加入1行：#undef IP_MAX_UNITS。在默認情況下，由于僅僅支持motfec接口，IP_MAX_UNITS的值為1。因此，需要重新定義IP_MAX_UNITS，使其等于我們加入的mux有關的網絡接口的個數。

③在usrNetEndDevStart（…）中的#endif /*

CPU = =SIMNT*/行之后加入以下幾行代碼；

#ifdef FADS_860T

#ifdef INCLUDE_CPM

usrCPMEndDevStart(“cpm”,1,InInfo[0].target_name,InPnfo[0].ip_address,InInfo[0].netmask);

routeAdd(IpInfo[0].network,IpInfo[0].gateway);

#endif

#endif/*FADS_860T*/

以下是有關定義以及usrCPMEndDevStart(…)的源代碼：

struct cpmInInfo{

char *target_name; /*目標的名稱*/

char *ip_address; /*目標的IP地址*/

char *network； /*網絡*/

int netmask; /*網絡的掩碼*/

char *gateway; /*網關*/

};

struct cpmInInfo IpInfo[]= {

{NULL,NULL,NULL,0,NULL},

{NULL,NULL,NULL,0,NULL},

{NULL,NULL,NULL,0,NULL}

};

void usrCPMEndDevStart ();

void usrCPMEndDevStart (

char* pDevName, /*設備的名稱*/

int unitNum, /*單元號*/

char* pTgtName, /*目標機名稱*/

char* pAddrString, /*網絡地址*/

int netmask /*網絡掩碼*/

）

{

END_OBJ* pEnd；

M2_INTERFACETBL endM2Tb1;

if(pDevName= =NULL)

return;

#ifdef INCLUDE_END

pEnd=endFindByName(pDevName,unitNum);

if(pEnd= =NULL){

printf(Could not find %s%d,pDevName,unitNum);

returm;

}

if(muxIoctl(pEnd,EIOCGMIB2,(caddr_t)endM2Tbl)= =ERROR)}

printf(Cannot perform EIOCMIB2 ioctl.);

return;

}

if(ipAttach(unitNum,pDevName)!=OK){

printf(Failed to attach to device %s,pDevName);

return;

}

if(usrNetIfConfig(pDevName,unitNum,pAddrString,pTgtName,netmask)!=OK){

printf(Failed to configure %s%d for IP.,pDevName,unitNum);

return;

}

printf(Attached TCP/IP interface to %s unit %d,

pDevName,unitNum);

#endif /*INCLUDE_END*/

return；

}

以上我們加入的設備名字由設備名和unit number組成。在加入第2個網絡接口之前，第1個網絡接口motfec0已經可以正常工作了。由于所有的ENDDRIVER都是通過遍歷在configNet.h中的endDevTbl[]數組而啟動的，因此第2個網絡接口的unit number是1。依次數推，第3個網絡接口的unit number是2…。我們加入的第2個網絡接口的名字為cpml。

在支持雙網口時，不同的網口應處在不同的網段上，每一個網口可支持多個網絡地址。