基于88E6218的SOHO網絡開發平臺設計

1 88E6218芯片結構及主要特點

圖l為芯片內部的結構框圖。

88E6218是美國Marvell公司(寬帶通信半導體公司)生產的面向SOHO應用的一款高性價比的嵌入式網絡微處理器。該處理器具有以下一些主要特點：

◆芯片內嵌ARM9E的CPU核，采用32位RISC體系，帶有DSP指令擴展，最高工作頻率可達150 MHz，片內有8 KB指令Cache、8 KB數據Cackc和8 KB數據RAM。

◆芯片集成SDRAM和Flash存儲控制器，支持與其他具有存儲器地址映射的外設相連接，包括DSP。

◆SDRAM接口可以是16位(最大尋址深度32 MB)或32位(最大尋址深度64 MB)寬度。Flash接口可以是8位、16位或32位，最大尋址深度64 MB。

◆芯片有內部DMA控制器、看門狗定時器、UART串行接口、JTAG調試口以及4個外部片選引腳BOOTCS、M_CSO、M_CS1、M_CS2。

◆芯片帶有5個支持IEEE802.3的MAC(Media ACccss Layer，媒體訪問層)+PHY(Physical Layer，物理層)接口(Port0~Port4)；1個多功能網絡接口(Port6)。該接口可配置為RMII(簡化媒體獨立接口)、MII(媒體獨立接口)或SNI(業務接點接口)模式(支持200 Mbps全雙工，可直接與交換機或無線局域網互連)；1個內部雙倍速MII接口(Port5，支持200 Mbps全雙工，可直接連接交換端口到CPU內部的MAC)。

◆芯片提供基于QoS機制的快速以太網交換功能，內部采用擁有專利技術的UniMAC結構，如圖2所示，在88E6218內部的CPU與多個快速以太網交換口之間形成高效的網絡接口。

◆一款低功耗的CMOS芯片，可提供216條引腳的LQFP封裝。

綜上所述，88E6218內部功能強，外設接口豐富，可以提供一個單芯片的S0HO路由器／安全網關解決方案。

2 安全平臺硬件設計

2.1 平臺硬件結構

圖3是基于88E6218的面向SOHO應用的網絡開發平臺硬件結構框圖。

①電源電路。輸入5 V。經過DC—DC變換，分別給擻處理器提供1.5 V、2.5 V和3.3 V的電壓。

②系統時鐘和復位電路。25 MHz有源晶振經過倍頻可為平臺提供多種不同的時鐘頻率；采用專門的微處理器監控芯片為系統提供穩定、可靠的復位信號。

③微處理器，即88E6218，是整個開發平臺的工作和控制中心。

④BOOT Flash存儲器，用于存放系統的啟動程序以及其他在系統掉電后需要保存的數據。

⑤StrataFlash存儲器，用于存放嵌入式操作系統和各種用戶應用程序。

⑥SDRAM存儲器，是平臺為操作系統和應用程序提供的運行空間，也是程序運行中大量網絡數據的緩存空間。

⑦網絡端口。4個10／100 Mhps速率的RJ45接口，為系統提供以太網接入的物理通道；1個WAN接口，可配置為電口或光口，本平臺為電口；1個MII接口。

⑧RS232串口，可作為系統的Console調試口或用于平臺與其他應用系統的短距離雙向串行通信接口。

⑨JTAG接口。通過該接口可對系統進行調試、編程等。

⑩系統總線擴展。引出數據總線、地址總線和必需的控制總線，便于用戶根據自身的特定需求，擴展外圍電路。

2.2 平臺主要硬件單元電路設計

因力88E6218是一個面向SOHO應用的網絡微處理器，而且本文設計的開發平臺主要用于網絡應用，所以下面著重分析較重要的存儲器和網絡接口電路的工作原理和設計方法。

(1)Flash存儲器接口電路

Flash存儲器具有低功耗、大容量、可整片或分扇區快速燒寫、擦除，掉電后信息不丟失等特點，在各種嵌入式系統中得到廣泛應用。本系統的Flash存儲器包括兩部分：一部分是用于存放系統啟動程序的Boot Flash，其功能包括對平臺硬件的初始化和操作系統的引導等．考慮到啟動程序一般容量不大，這里選用了SST39SF040芯片，單片提供8位數據寬度、512 KB存儲空間。88E6218提供4個片選引腳，其中BOOTCS專門用于Boot Flash存儲器的片選，直接與SST39SF040的CE相連；SST39SF040地址總線A[0:18]與88E6218的地址總線M_A[0:18]相連;8位數據總線D[0:7]與88E6218的低8位數據總線M_D[0:7]相連。另一部分是StrataFlash存儲器，用于存放操作系統和各種應用程序，在大多數應用系統中，選用1片16位的Flash存儲器芯片(單片容量有1 MB、2 MB、4 MB、8 MB等)構建16位的Flash存儲系統已經足夠，因此這里選用了Intel的28F320J3芯片，單片提供16位數據寬度、4 MB的存儲空間，將88E6218的M_CS2分配用于StrataFlash存儲器的片選，直接與28F320J3的CE0相連；88E6218輸出使能端OE接28F320J3的OE;寫使能端WE接28F320J3的WE；將28F320J3模式選擇引腳BYTE上拉，A0懸空，使28F320J3工作在16位數據模式；28F320J3地址總線A[1:21]與88E6218的地址總線M_A[O:20]相連；16位數據總線D[0:15]與88E6218的低16位數據總線M_D[0:15]相連。具體電路連接如圖4所示。由于考慮到88E6218的帶負載能力，所以把地址、數據總線與部分控制信號線通過一級驅動后再與目標Flash存儲器相連。

(2)SDRAM接口電路

與Flash存儲器相比較，SDRAM(Synchronous Dynamic Random ACCeSS Memory，同步動態隨機存儲器)雖然不具有掉電保持數據的特性，但其存取速度大大高于Flash存儲器，在系統中主要用作程序的運行空間。本系統中，考慮到88E6218的內部存儲控制器支持單片SDRAM的最大容量為128 MB，所以選用了現代的HY57V281620，它的存儲容量為4組