1MPC8280的AAL2適配與DMA通道驅動軟件的實現

1 引言

在B-ISDN(寬帶綜合業務數字網)ATM參考模型中，AAL(ATM適配層)介于ATM層和應用程序之間，主要負責ATM層與高層間的信元轉發過程。不同的AAL支持不同的流量或服務類型。對于ATM傳輸，AAL2提供同步模式、面向連接、可變比特速率傳輸，而AAL5提供異步模式、面向連接、可變比特速率傳輸。在TD-SCDMA網絡中，ATM適配層AAL5用于傳輸所有控制協議和Iu接口的PS域用戶數據，其他接口用戶數據傳輸則使用AAL2。由于AAL5的處理比AAL2簡單得多，目前大部分的網絡處理器都只支持AAL5的適配，不適合TD網絡測試儀的應用。MPC8280不僅支持AAL5，還可實現AAL2的適配，本文介紹了MPC8280對AAL2的處理機制，以及PCI DMA驅動軟件的實現。

2 ATM控制器

ATM控制器通過Utopia2端口實現ATM和AAL適配層協議，可工作在主、從模式下。它能以155 Mb／s的全雙工速率支持AAL5、AAL2、AAL1和AAL0的分段(segmentation)與重組(SAR)功能以及CP-CS子層協議。對每個虛擬信道VC，ATM控制器的步速控制器單元APC生成信元的發送速率，以滿足CBR、VBR、ABR以及非特定速率的發送需求。APC單元采用漏斗機制調節VBR。APC單元也采用8個優先級實時控制ATM信道的發送。ATM控制器執行ATM論壇(UNI-4.0)ABR流控技術，為了實現反饋速率適配，它可以生成前向和后向資源管理信元RM和ATM論壇規定的浮點運算。ABR的流控通過硬件和芯片固件調整引入RM信元帶來的潛在延遲，無需軟件干預。

3 DMA控制器

PCI橋的DMA控制器用于傳輸603e核或主機的數據塊。數據的搬移發生在PCI或者60總線上。PCI橋的DMA模塊有4個高速的DMA通道，傳輸帶寬210 Mb／s。這4個信道共同分享144 B的DMA專用緩沖空間，用于數據存儲和發送。603e核和PCI主控器都可以初始化DMA的傳輸。DMA控制器可工作在鏈表模式或直接訪問模式。對每個傳輸段，按照裝載的描述器的信息DMA控制器開始傳輸。一旦當前段傳輸完，DMA控制器就從內存中讀取下一個描述器的信息，然后開始下一個DMA傳輸。如果當前描述器是鏈表中的最后一個，或者有錯誤發送，此進程結束。DMA控制器框圖如圖1所示。

4 AAL2的適配

AAL2適用于傳輸低速率語音流量。AAL2分為通用部分子層(CPS)和服務特定會聚子層(SSCS)。AAL2的數據單元的分段與重組情況如圖2所示。

ATM層一個ATM信元的凈荷可以裝載一個或多個CPS包，多個CPS包在CPS子層組成CPS-PDU，多個CPS-PDU在SSSAR子層組成SSSAR-PDU，多個SSSAR-PDU最后組成一個SSSAR-SDU。圖2中的STF域表示在一個ATM信元中第一個CPS包的起始偏移位置，是一個非常重要的域。AAL2的適配模塊由初始化模塊、數據接收模塊、數據發送模塊組成。

4.1初始化模塊

初始化模塊負責將FCC1配置成ATM模式以實現ATM控制器功能，主要完成對ATM參數表、APC控制器、中斷隊列、壓縮地址映射表、以及時鐘和Utopia2的接口配置，該模塊還用于對PCI橋的進行初始化。

4.2數據發送模塊

上層應用通過API接口，使用DMA通道將發送消息隊列中的數據幀發送給發送模塊，發送模塊從消息隊列中取得數據幀和其對應的通道號，將通道號寫入ATM參數表，完成TCT表、CID表、TxQD和TxBD表的初始化；將數據幀寫入發送緩存DataBuffer中，并設置該緩存所對應的TxBD(發送緩存描述符)的R(Ready)標志位；隨后APC自動步長控制單元根據通道所對應速率、優先級等參數，將該通道的通道號插入相應調度表中，根據優先級調度算法進行調度，激活CPCR進行發送，最后通過U-topia2接口發送到PHY層，查看發送中斷隊列驗證發送是否成功。數據發送流程如圖3所示。

4.3數據接收模塊

ATM控制器收到信元后，根據從信頭中提取的VPI和VCI值在壓縮地址映射表中查找其所對應的通道號Ch_Num，如果沒有找到相匹配的通道，則將該信元丟棄。如果找到相匹配的通道，則找到接收初始配置形成的接收鏈表RCT；然后根據信元凈荷里的CID值找到接收初始配置形成的CID表、RxQD表；最后互相映射，一起找到接收初始配置形成的RxBD表，把該通道真正的消息體存儲在所對應的接收緩存中。根據接收信元是處理到的CPS子層，還是SSSAR子層，ATM控制器完成信元的重組SAR。如果收到的信元是數據幀的最后一個信元，ATM控制器就會在接收中斷隊列中增加一個接收幀中斷隊列條目，同時設置FCCE寄存器的GINTx的相應位產生一個全局中斷標志。數據接收模塊根據觸發的接收中斷隊列條目的原因值，找到所對應的通道號，然后從該通道所對應的接收緩存中取出收到的數據幀，最后打上時間標簽等自定義頭，通過DMA通道把接收消息隊列送給API接口。數據接收流程如圖4所示。

5 DMA通道驅動設計

開發中由于和底層程序交互，當底層寫滿一塊區域(共3塊)后，通過DoorBell中斷通知驅動程序。首先創建一個內核事件對象，在SerialRead中設置開始DMA時，啟動底層程序寫數據，在OnD-maReady函數中，等待事件信號，當底層數據準備好，發生DoorBell中斷時，由于硬件中斷的優先級高，所以，程序進入Isr_Irq中斷服務例程，在該函數中，判斷是DoorBell中斷后，置事件為有信號狀態，然后返回TRUE。當中斷處理完畢，原來等待的程序由于事件狀態為有信號狀態，程序恢復執行，啟動DMA，把要傳輸的數據首地址寫入DMA源地址寄存器，并設置其他相關寄存器，啟動DMA。下面給出了部分的中斷服務例程代碼：

6結束語

本系統是以MPC8280為核心，通過PCI采用DMA通道完成底層硬件與上層軟件之間的數據交互，經過軟硬件調試，在實際應用中運行穩定。