基于BCM5615和BCM5615的EPON系統ONU設計

　　C*OLE和EMS接口電路

　　串行通信通過MAX232芯片實現，工作在3.3V工作電壓，它的體積比較小，工作穩定。通過串口可實現對ONU的網絡管理。使用常用的PHY芯片RTL8139擴展一個10Mbps網口，使得在Bootloader代碼引導系統后，通過該網口下載Linux內核代碼，系統運行后通過該網口對ONU進行WEB管理。

　　交換模塊接口設計

　　以太網交換模塊由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廣播發送的數據包;另一個千兆口連接成百兆口，作為PON的發送端口，向OLT發送數據，該端口發射的是特殊波長的光。通過特殊的交換機制來實現ONU與OLT的連接。

　　BCM5615芯片簡介

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

　　本設計選用3片BCM5228B來提供24個PHY端口。BCM5228B是物理層器件，單片內包含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，系統對BCM5228B的訪問就是通過轉化為BCM5615的串行MII管理接口上的操作來實現的。BCM5228B每個PHY端口的管理地址由PHYADD[4：：0]引腳設置，若BCM5228B的PHYADD[4：：0]為PHYAD，則每片8個端口對應的管理地址分別為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的晶振產生,設計PCB時，應盡量靠近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的時鐘線應該等長，不管千兆口是否使用，GMII_CLKIN的時鐘都必須提供。

　　系統復位電路

　　系統復位電路采用IMP811復位芯片,通過74LCX245緩沖后產生多路復位信號,分別接到各個芯片的復位引腳。為了可靠復位,要求復位信號的上升沿不能有振蕩現象發生。

　　系統軟件設計

　　本文選擇Linux作為操作系統，使用Broadcom公司提供的軟件開發包SDK開發BCM5615的驅動程序。PPCBOOT是獨立于其它軟件的，它只負責初始化并配置有關硬件，然后調用Linux內核映像引導操作系統運行，其它軟件分為用戶空間程序和內核空間程序兩大部分。在內核空間運行嵌入式Linux操作系統、BCM5615驅動程序、RTL8139網口驅動程序、實現STP的STP內核模塊、為方便整個軟件系統設計和實現而采用的虛擬設備VND和VCD。它們之間的接口關系是：Linux提供內核API給BCM5615驅動和其它Linux可動態加載內核模塊，如STP、VND、VCD、RTL8139網卡驅動等。

　　ASIC驅動

　　ASIC 驅動主要是完成對BCM5615的初始化和配置工作，并為上層服務提供接口。其中SAL 層的目的就是把操作系統所提供的各種服務映射為驅動程序本身的API。第二層即中間層，也可以說是整個驅動程序的核心層，它建立在SAL 之上，其設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等。驅動程序的頂層是API層，它建立在DRV層之上，是對DRV 有關部分的封裝，從而為上層的其他軟件模塊提供各種服務，其他模塊通過調用這一層的函數來訪問和控制ASIC。ASIC 驅動提供的API 對用戶進程來說是無法直接調用的，因此本文設計了一個虛擬的字符設備(TTY)，并編寫其驅動程序，同時在/dev 目錄下用mknod 命令建立相對應的字符設備文件。

　　對操作系統來說，BCM5615的26 個端口對應于一個物理PCI 設備，即ASIC，它們共享一個PCI通道和地址空間。這給那些與網絡設備緊密相關的軟件帶來不少麻煩，因此可以把26 個端口設計成26 個虛擬網絡設備(VND)并編寫其驅動程序。因此，SNMPD 和生成樹協議軟件所看到的是26 個虛擬網卡，和普通的網卡并無區別。

　　結語

　　本文采用波分多址(WDMA)實現的EPON系統，與同類產品相比較，有實現簡單、性能好、易于升級、系統造價低的優勢，已經在寬帶接入網中獲得重要應用