基于SoC的嵌入式网关的设计与实现

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摘 要 : 了 实现 广 域 测 控 网 的 互 联 互 通 , 计 和 实 现 一 种 基 于 S C的 嵌 入 式 网 关 , 现 以 太 网协 议 和 H C协 议 之 间 的 报 为 设 o 实 DL 文 转 发 。 网 关 以 I 为 底 层 转 发 部 件 , 嵌 入 式 Lnx操 作 系 统 作 为 各 种 应 用 的 部 署 平 台 , 过 改造 Ln xT P P协 议 栈 将 P核 以 i u 通 i C f u i
图 1 系统 工作 原理
地址 一起 组装成链路 层数据 帧发送 出去 。 如 果 这 个 I 是送 往 本 网 关 的 RP协 议 数 据 包 , 通 过 P包 I 就 交 换 结 构 把 数 据 包 交 换 P C 0 的 输 入 缓 冲 区 , 后 通 过 中 断 P /1 然 告诉 P C 0 有 数 据 到 达 ,P /1 到 中 断 后 从 自己 的 输 入 缓 P /1 P C0 收 冲 区 中读 取 数 据 报 , 根 据 R P包 来 维 护 路 由 信 息 。 并 I 对 于 输 入 的 A P , P /2要 么 根 据 AR R 包 P C0 P包 的 内容 来 更 新 映 射 表 ,要 么 生 成 AR P响 应 包 ,放 入 输 出 端 口 的 相 应 缓 冲
别承担着不 同的工 作 。其 中, P /1 P C 0 主要 负责路 由信息 的维 护, 以及 与用户 的交互 ; P /2主要负责调度交换 结构在各端 P C0
口之 间 转 发 I , 现 AR 协 议 , 护 映射 表 , 且 负 责 查 找 P包 实 P 维 并 转 发 表 和 映射 表 。 个 正确 的 数 据 包 的 处 理 过 程 如 图 1 示 。 一 所
机 制 以 及 没 有 统 一 的 T PI C/ P协 议 支 持 的测 控 网 中 连 通 性 差 、
灵 活 性 弱 , 就 使 网络 应 用 模 式 受 到 限制 , 无 法 支 持 各 种 上 这 更 层 应用 。本文介 绍一种基 于 SC及 I o P核 技 术 的专 用 嵌 入 式 网 关 的 设 计 与 实现 , 实 现 在 H L 以 D C链 路 上 进 行 I 组 的传 P分
TCP P sa k i f t c
0 引 言
随着微 电子技术 的发展, 芯片的集成度越来越 高, 片上系
统 (o ) 发 展 已 经 是 必 然 趋 势 。S C具 有 可 扩 展 性好 , 本 SC 的 o 成 低 , 计 周 期 短 , 靠 性 高 , 耗 低 等 优 点 。S C也 为 各 种 网 设 可 功 o
互接 口, 使用户 可 以在静态 、 动态运行 的条件下对 网关进 行配
f r rd n a a i t f a d r . Byt si g d sg i go t eg twa i y amo t aif en e s f p l i g o wa i g c p b U y o h r wa e t , e i n f h ae y i t s e n n n h wa l s t y t e d a p y n . s s h o
DU a . CHEN im i Ch o J— n
(p c l e q i n dT cn lg eerhadD v l met pr n,No hC ia ntue f S ei i d up t n eh oo y sac e e p n at t az E me a R n o De me t r h stt o nI i C mp t g eh o g, e ig1 0 8 ,C ia o ui cn l y B in 0 0 3 hn ) n T o j
输 并和 以太 网实现 路 由交换 , 可有 效地解 决广域测控 网 的互
连 互通性 , 且系统 的设计也 可以方便部署 各种上层 应用 。 并
对 于输入 的 I , P /2收到 中断信号之 后, 查找转 P包 P C0 会 发表 , 找到 下一跳 的 I P地址和 输 出端 口号 ; 然后查 找映射表 , 查 找下一跳 的 MAC地址 , 查找到 的 目的 M C地址被放 入输 A
区 , 输 出端 口发 送 出 去 。 由
P C0 也 分 析 P C0 通 过 双 机 通 信 送 来 的状 态 信 息 , P /1 P /2 并根 据
状 态 信 息 的 含 义 进 行 必 要 的 处 理 , 比如 被 通 知 从 端 口 P r ot

P C 1的接 收 缓 冲 区 中 读 取 数 据 。 另 外 ,它 提 供 一 个 人 机 交 P0
Ke o d :ss m i (o ) mbd e tw yss m;itl c apo e y ( ) cr;h d aesf re Od s n i x yw r s yt o c p S C ;e e ddg e a t e nh a ye neet lrpr i l u t P oe a w / t r r o wa -ei ;Ln C g u
Li u n x TCP| P p o o o t c o n c eLi u e e du d ry n o e g v n l p a efe i i t f o t r d f s I r t c l a kt c n e t n x k r l s o h t n a n e l i g I c r , i i g f l ly t t xb l y o f n P u oh l i s wa ea a t n
计 算 机 工 程 与 设计 C m u r ni e n d e g 2 1, o 3, o 28 o pt E g er g n D s n 0 1 V 1 2 N . 99 e n i a i . 9
基于 S C的嵌入式网关的设计与实现 o
杜 超 , 陈 济 民
( 华北 计 算技 术研 究 所 专装技 术 研发 部 ,北京 10 8) 0 03
进 入 系 统 的 链 路 层 帧 被 MACH L 输 入 输 出 处 理 部 件 /D C 剥 去 链 路 层 头 , 行 正 确 性 校 验 , 确 的 包 放 入 输 入 端 口 的相 进 正
络 产 品的研 发提 供 了新 的思路“ 。由于 S C具有 良好 的可重 卅 o
配 置 性 , 很 方 便 地 更 改 配 置 和 属 性 , 用 该 技 术 设 计 出 的产 可 利 品 具 有 很 好 的灵 活 性 和 安 全 性 。 没 有 引 入 统 一 的 路 由控 制 在
出端 口的 寄 存 器 内 。然 后 P C0 P /2调 度 交 换 部 件 执 行 交 换 , 把
1 网关 体 系结 构 设 计
11 系统 概 述 .
网 关 以一 个 X l xVr x4F l0芯 片 为 核 心 , in ie. x0 i t 自主 开
收稿 日期:2 1.00 ;修订 日 :2 1— —9 0 0 1.8 期 0 01 0 。 2
查询 / 护 —— 维


链层 I 路帧
⑨ 处 理 部件
交换结构 I
( 第三层交换)l
—— — — 一
⑦I 中断

L— ———
M P输 入/ 输 出缓 冲 区
⑧l
L苎塑 坚塾
r— —— —— —— ] _
查/ 兰查 询 护 维 J
查 询/ 置 配
t r h v ep c e s o wa d n e e n HDLC p o o o n h m e r t c 1 T eg e y u e o ea eu d r i g f r r i g oa c i et a k t r r i g b t e h f w r t c l dEt e t o o o . h a wa s sI c r s h n e l n wa dn a p t P t y o c mp n n s n ee e d dLi u p r t g s se a e l y n lto m rv ro s p ia i n . T r u h t et s o a in o o o e t dt mb d e n x o e ai y t m s d p o me t a f r f a i u pl to s a h n a p o a c h o g a fr t f h r n m o
2 9 2 , o.2 No 9 0 0 V 1 , . 1 1 3 9
计算机 工程 与设计 C mp t n ier gad s n o ueຫໍສະໝຸດ BaiduE gnei i r n n De g
③ 输入 / 出 中 断 输

⑥ 调 度 ②
I ARP/C P/ I
查/ 竺查 询 护 苎 l 维
I 包交 换到相应 的输 出端 口。 出端 口将此 I 包和 目的MAC P 输 P
作者简介:杜超 (96 ,男,河南信阳人,硕 士研究生 ,研究方向为嵌入式 软件 ; 陈济 民 ( 6 一) 18一) 1 4 ,男,北京人 , 究员,研究方 向为计算 9 研
机体系结构、网络 与通信 。Emal u ho 0 8 mal o — i :d c a2 0 @g itm .
底层 I P核和 Lnx内核 融合 起来 , iu 充分发 挥软 件的 灵活 性和硬 件的 快速 转发 能力 。 试结果表 明 , 测 通过 这种 方式设 计的 网关
基 本 能 满 足 应 用 需要 。 关 键 词 : 上 系 统 (o ) 嵌 入 式 网 关 ; I 核 ; 软 硬 件 协 同设 计 ; Ln xT P P协 议 栈 片 SC; P iu C H
发 了 所 需 的 系 列 I核 , 设 计 相 应 的外 围 电路 。 l xVr x4 P 并 Xin ie一 i t
F l0芯 片 内 部 有 两 个 P weP 0 P 核 ( 别 称 为 P CO x0 o rC4 5C U 分 P /1 和 P C0 ) 4 以太 网 MAC核 。2个 P w rC处 理 器 核 分 P /2 和 个 o eP
Ab t a t o eitr o n cii f sr c :F r h ec n e t t o WAN nt r gn t ok a mb d e ae ys se b s do o i e in da di lme td t n v y mo i i e r , o n w e e d dg twa tm ae nS C d sg e n y s mpe ne
中图法 分类号 : P 9 . T 3 30 5
文 献标识 码: A
文章编 号 :0 07 2 2 1) 92 8 .4 10 .0 4(0 1 0 .9 90
De in a d i lme tt n o sg n mp e n ai f mb d e ae yb s do o o e e d dg twa a e n S C
应 缓冲区 , 向P C0 并 P /2发 出接 收完成 中断, 请求P C0 处理 。 P /2
校 验 错 误 或 者 输 入 缓 冲 区 满 导 致 阻塞 时 ,接 收 端 口 将 校 验 错 误 的 I 和 一 部 分 负 载 放 入 输 入 端 I MP缓 冲 区 ,并 产 生 中 P头 C 断 来 通 知 P C0 理 。 P /2处
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