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TM1300 DSP系統(tǒng)以太網(wǎng)接口的設(shè)計(jì)
摘要：基于IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體應(yīng)用越來越廣泛，本文首先解決多媒體DSP芯片TM1300與以太網(wǎng)控制器CS8900A的硬件接口的設(shè)計(jì)，分析嵌入式操作系統(tǒng)pSOS 內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)模塊pNA ，最后實(shí)現(xiàn)在pSOS 操作系統(tǒng)環(huán)境下CS8900A的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。1 概述
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，基于IP網(wǎng)絡(luò)的多媒體應(yīng)用越來越廣泛。TM1300是Philips公司推出的一款高性能多媒體數(shù)字信號(hào)處理器芯片，適合于實(shí)時(shí)性強(qiáng)的音視頻處理應(yīng)用，可廣泛應(yīng)用于會(huì)議電視、可視電話、遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控等應(yīng)用場(chǎng)合。具有廣闊的應(yīng)用前景。
根據(jù)具體的基于IP網(wǎng)絡(luò)上的多媒體應(yīng)用系統(tǒng)的需要，采集的音視頻數(shù)據(jù)經(jīng)壓縮處理后，一般要傳送到遠(yuǎn)程終端或控制中心，這時(shí)就需要解決DSP應(yīng)用系統(tǒng)與IP網(wǎng)絡(luò)接口的問題。
考慮到國(guó)內(nèi)局域網(wǎng)大部分是以太網(wǎng)，隨著交換式網(wǎng)絡(luò)、寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，使得基于以太網(wǎng)接入IP網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用有著現(xiàn)實(shí)意義。
TM1300可以作為PC機(jī)的一個(gè)外設(shè)工作，此時(shí)可直接采用PC機(jī)上標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口傳輸數(shù)據(jù)；TM1300支持獨(dú)立引導(dǎo)，自成一個(gè)系統(tǒng)從而脫理PC環(huán)境工作，這為實(shí)際低價(jià)位高性能音頻處理終端提供了可能。這種情況下，網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)計(jì)就相對(duì)復(fù)雜一點(diǎn)，需要解決硬件接口電路的設(shè)計(jì)、基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)pSOS 驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)等。本文介紹以太網(wǎng)控制器CS8900A，并解決TM1300 DSP系統(tǒng)和CS8900A的硬件接口設(shè)計(jì)；簡(jiǎn)單介紹pSOS 操作系統(tǒng)內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)模塊pNA ，以及pSOS 操作系統(tǒng)下網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。
2 DSP芯片TM1300及X10總線接口
DSP芯片TM1300的核心是32位VLIW結(jié)構(gòu)CPU，時(shí)鐘頻率可達(dá)166MHz，片內(nèi)集成了SDRAM接口、PCI/XIO總線接口、圖像協(xié)處理器、可變長(zhǎng)解碼器、音頻輸入輸出接口、視頻輸入輸出接口、同步串行通信接口等模塊，各模塊與SDRAM之間采用DMA方式傳送數(shù)據(jù)。CPU各功能模塊之間的協(xié)調(diào)、資源的分析、進(jìn)程的調(diào)度，由運(yùn)行在CPU上的一個(gè)由中斷源觸發(fā)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)pSOS 控制。
網(wǎng)絡(luò)控制器CS8900A是通過XIO總線與TM1300實(shí)現(xiàn)接口的。限于篇幅，這里重點(diǎn)介紹TM1300中用于外設(shè)端口擴(kuò)展XIO總線。
TM1300片內(nèi)的PCI/XIO復(fù)用總線接口給用戶提供了無縫連接PCI設(shè)備及擴(kuò)展8位外設(shè)端口的能力。當(dāng)PCI/XIO總線接口中的XIO總線邏輯被激活時(shí)，作為TM1300系統(tǒng)擴(kuò)展8位外設(shè)的總線，其中PCI-AD[23:0]為地址總線A23～A0，共提供了尋址16M個(gè)單元的能力；PCI-AD[31:24]為8位數(shù)據(jù)總線D7～D0；C/BE0#為讀信號(hào)RD；C/BE1#為寫信號(hào)WR；C/BE2#為數(shù)據(jù)選通信號(hào)DS。
3 CS8900A簡(jiǎn)介
CS8900A是Cirrus公司生產(chǎn)的一種高集成度的全面支持IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)控制器，其組成結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。CS8900A支持8位、16位的微處理器，可以工作在I/O方式或Memory方式。片內(nèi)集成了ISA總線接口，可以直接和有ISA總線的微處理器系統(tǒng)無縫連接。片內(nèi)集成了4KB容量的PacketPage結(jié)構(gòu)的RAM，這4KB存儲(chǔ)器映像結(jié)構(gòu)的RAM包括片內(nèi)各種控制、狀態(tài)、命令寄存器，以及片內(nèi)發(fā)送、接收緩存。用戶可以以I/O方式、Memory方式或DMA方式訪問它們。
之所以選擇CS8900A，是因?yàn)镃irrus提供了CS8900A的基于各種操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序源代碼，這就為開發(fā)帶來了方便�；趐SOS的驅(qū)動(dòng)程序是假設(shè)目標(biāo)系統(tǒng)中包含了Intel 80X86的CPU和1個(gè)16位的ISA總線接口的，而TM1300中用于擴(kuò)展外設(shè)的XIO總線是8位總線，可見硬件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)8位XIO總線與16位ISA總線時(shí)序的配合。驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)主要是解決基于80X86芯片的源代碼移植到TM1300上運(yùn)行的問題。
4 TM1300與CS8900A硬件接口電路設(shè)計(jì)
TM1300的XIO總線用于提供用戶擴(kuò)展外設(shè)，有8根數(shù)據(jù)線D7～D0，24根地址線A23～A0，還有I/O讀寫信號(hào)RD、WR。所以，利用TM1300的8位XIO總線模擬1個(gè)16位的ISA接口和CS8900A的ISA總線接口連接，即可解決硬件接口的問題。圖2給出了接口設(shè)計(jì)的原理框圖。
圖2中，CS8900A的高8位數(shù)據(jù)線通過1個(gè)8位鎖存器和緩沖器連接到8路模擬開關(guān)A的一端，CS8900A的低8位數(shù)據(jù)線連接到8路模擬開關(guān)B的一端。8路模擬開關(guān)A、B的另一端均連接到TM1300芯片XIO總線的數(shù)據(jù)線D7～D0上。8路模擬A、B在同一個(gè)時(shí)刻只有1組是連通的，由A0控制：A0=0時(shí)，模擬開關(guān)B連通；A0=1時(shí)，模擬開關(guān)A連通。這樣就可以實(shí)現(xiàn)XIO總線8位數(shù)據(jù)線與CS8900A的16位總線的連接。同時(shí)，TM1300的A20、A0經(jīng)譯碼控制鎖存器和緩沖器的操作，邏輯關(guān)系如下：
①A20用于控制讀寫。當(dāng)A20=0時(shí)，CS8900A的高8位數(shù)據(jù)從緩沖器輸入；當(dāng)A20=1時(shí)，高8位數(shù)據(jù)經(jīng)鎖存器輸出到CS8900A的D15～D8。
②A0用于控制8位或16位操作。當(dāng)A0=0時(shí)，對(duì)應(yīng)16位數(shù)據(jù)讀寫；A0=1時(shí)，對(duì)應(yīng)高8位數(shù)據(jù)讀寫。
對(duì)CS8900A的16位數(shù)據(jù)讀和寫操作有所不同。當(dāng)TM1300從CS8900A讀16位數(shù)據(jù)時(shí)，讀16位數(shù)據(jù)（A0=0、A20=0），CS8900A的低8位數(shù)據(jù)直接通過8路模擬開關(guān)B輸入到TM1300的XIO總線的8位數(shù)據(jù)線D7～D0；同時(shí)，高8位數(shù)據(jù)保存在緩沖器中，緊接著TM1300再讀入緩沖器中的高8位數(shù)據(jù)（A0=1、A20=0）。同樣，輸出16位數(shù)
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