88E1111硬件配置完成后,系统将固定为一种接口方式,按照文献的定义,物理芯片的地址为:PHY_ADDRESS=0’b00001,芯片模式为:不带时钟,自动协商的SGMII模式。

3.3 88E1111芯片与RJ45连接

88E1111和网络介质之间无法直接连接,因传输速度在千兆级,所以更加需要设计合适的网络隔离变压器来降低传输损耗、回音和串扰。本文选择千兆网口插座HR911130C,该插座内部自带变压器电路,只需在外部连接滤波网络便可实现网络信号稳定地传输,如图6所示。88E1111和 HR9111130C采用差分连接,在PCB布线时需要严格等长,且一般还需使用阻抗匹配网络,如图6中的R1和C1。

以多核DSP处理器为核心的以太网通信接口硬件设计概述

4 软件程序设计

TI针对网络开发发布了网络开发套件(Network Development Kit,NDK),能将多个模块的配置操作交给NDK网络框架实现,同时数据分包和解析也无需程序员过多考虑,加速了网络开发进程。NDK构建在实时操作系统SYS/BIOS之上,NDK通过OS抽象层与BIOS进行交互,同时BIOS的cfg配置文件能对NDK各模块进行可视化查看。

本文基于多核DSP实时操作系统SYS/BIOS上,设计了以太网通信程序。该操作系统能够提供较多的集成模块,方便用户编写程序,且还有软硬件中断管理、多任务同步机制、多核通信机制和存储器管理机制等,可为用户进行多线程多任务开发提供模块化的框架。以太网通信接口的软件总体结构如图7所示。

以多核DSP处理器为核心的以太网通信接口硬件设计概述

SYS/BIOS为整个软件提供集成开发环境,不仅拥有适合实时系统的多线程优先抢占机制,还可添加需要的封装库,使得编写程序时可以更加方便地调用库函数。NDK是DSP的网络程序开发集成工具,其中,stack.lib给出了从顶层socket到底层PPP关于TCP/IP协议栈的封装库;nettool.lib提供用于socket网络套接字和用于网络应用开发工具的封装库;os.lib提供应用于SYS/BIOS和网络编程套件之间的系统协调的封装库;hal.lib提供外围设备和网协议栈之间接口的封装库;netctrl.lib提供DSP网络编程的整体控制,可用来配置底层驱动和协议。

本文DSP片上系统软件分为3部分:SYS/BIOS平台和NDK的TCP/IP协议栈建立和配置;用户程序;编制底层驱动程序。

4.1 底层硬件驱动的实现

NDK的基本结构如图7所示,可看出NDK开发套件与用户程序、SYS/BIOS操作系统和底层硬件都有密切的联系。NDK中网络控制层和操作系统接口层与SYS/BIOS系统相连接,NDK的硬件驱动层用于控制底层硬件驱动的配置,这些操作和配置均可在网络工具库中找到相应的驱动函数,并可直接由用户应用程序来调用实现。