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嵌入式微处理器MPC860的开发应用解析
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2017-11-01
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1 MPC860
MPC860PowerQUICC是当今比较流行、性能相当优越的单片集成嵌入式微处理器。它内部集成了微处理器和一些控制领域的常用外围组件，特别适用于互联网络和数据通信。PowerQUICC可以称为MC68360在网络和数据通信领域的新一代产品，各方面性能包括适应性、扩展能力和集成度等获得了较大提高。MPC860PowerQUICC通信处理器可根据用户不同的要求提供2~4个串行通信控制器、不同规格的指令和数据缓存，各种级别的网络协议支持。该产品专为宽带接入设备如路由器、接入集线器、LAN/WAN交换机、PBX系统和STM网关等设计。
图1是MPC860结构图。它包括三个主要模块：PowerPC核心、系统接口单元（SIU）、通信处理模块（CPM）。
PowerPC是主要的处理机单元，通常称为EmbeddedPowerPC核心（或EPPC）。它包括数据和指令的缓存和存储器管理单元MMU ，在40MHZ时钟时为50MIPS 指令速度。
第二个主要的模块为系统接口单元（SIU）。主要包括：总线监视器、假中断监视器 、软件看门狗、中断定时器和实时时钟（RTC）、复位控制器、不占用内部开销的片内总线仲裁、JTAG1149.1测试口。它的一个主要功能是提供内部总线和外部总线的接口。
第三个主要模块为通信处理机模块（CPM）。主要包括：RISC控制器、所有串行通道口支持连续接收和发送模式、5K字节双口RAM、16个串行DMA （SDMA）通道、三个平行I/O寄存器、四个波特率独立的发生器（可以连接到任意一个SCC和SMC，并允许运行中改变，支持自动波特率）、四个串行通信控制器（SCC）（支持以太网、HDLC/SDLC、HDLC总线）、两个串行管理控制器（SMC）（UART方式或透明传输）、一个串行外围接口电路（SPI）（MC68302SCP的扩展，支持主从模式，支持同一总线上多主操作）、一个I2C（Inter-IntegratedCircuit）接口（支持主从模式，支持多主环境）。CPM在几个不同的通信设备如SCC和SMC上发送、接收数据，所有的通信设备可以独立工作。SCC和SMC也可以用于时分复用总线。
在图1中，CPM模块中有一个32位RISC微处理机。MPC860有两个CPU：PowerPC和32位RISC。PowerPC执行高层代码RISC处理实际通信的低层通信功能。由于CPM分担了嵌入式PowerPC核的外围工作任务，这种双处理器体系结构功耗要低于传统体系结构的处理器。两个处理器主要是通过内部存储空间相互配合工作。在存储器区，每个处理器都可以设置控制位、读状态位。在图1中，有16个串行DMA单元。每个通信设备都有一个发送DMA和接收DMA，32位RISC控制这16个串行DMA在通信设备和存储器之间传送数据。当MPC860接收数据时，串行DMA从通信设备接收数据并放入存储器中；发送数据顺序相反，串行DMA从存储器中取数据，送到通信设备，串行DMA只服务CPM的RISC但是两个虚拟IDMA可以为用户DMA所用。
2 ADM系统
2.1系统概述
ADM即分插复用器，它是一个三端口设备，具有两个SDH光接口（线性接口），通过另一端可以灵活地上/下路复用在STM信号中的低速率信号。ADM内部还具有时隙交换功能，允许两个STM信号之间不同VC的互联，并能方便地进行带宽管理。在实际网络中，根据ADM的结构特点，可灵活地用在网络中不同的位置。在本系统中，主要任务是将155.52Mb/s的STM-1高速信号经光/电转换，从帧结构恢复出低速的2.048Mb/s的E1信号，其逆过程正好相反。从理论上来说，将STM-1信号可以上下63路E1信号，为了系统的可维护性和美观性，故采用4块支路，每块上下16路。
从图2可以看出，分插复用器ADM是一种新型的网络单元，是SDH中应用最广、最富特色的设备。它将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体，具有灵活的分插任意支路信号的能力，在网络设计上有很大的灵活性；采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，可使高速信号一次直接分插出低速支路信号，即所谓的一步复用特性。ADM利用时隙交换实现宽带管理，并且无需分接和终结整体信号，即可将各种G.703规定的接口信号PDH或STM-1信号SDH接入STM-M（M＞1）内作任何支路。
群路：对接收信号进行光/电转换，再生恢复出接收数据，同时将高速的信号转变为并行的信号，从中分离出接收段开销SOH，并对指针进行解释，提取VC-4POH，进入虚容器VC-4处理，恢复下行的VC-4净负荷，同时提供FPGA（交叉叠加模块）接口；反过来将需要上行的VC-4净负荷插入VC-4通道开销POH，经过AU-4指针调整，并插入段开销SOH，经电/光转化上线路，成为STM-1信号。
MPC860PowerQUICC是当今比较流行、性能相当优越的单片集成嵌入式微处理器。它内部集成了微处理器和一些控制领域的常用外围组件，特别适用于互联网络和数据通信。PowerQUICC可以称为MC68360在网络和数据通信领域的新一代产品，各方面性能包括适应性、扩展能力和集成度等获得了较大提高。MPC860PowerQUICC通信处理器可根据用户不同的要求提供2~4个串行通信控制器、不同规格的指令和数据缓存，各种级别的网络协议支持。该产品专为宽带接入设备如路由器、接入集线器、LAN/WAN交换机、PBX系统和STM网关等设计。
图1是MPC860结构图。它包括三个主要模块：PowerPC核心、系统接口单元（SIU）、通信处理模块（CPM）。
PowerPC是主要的处理机单元，通常称为EmbeddedPowerPC核心（或EPPC）。它包括数据和指令的缓存和存储器管理单元MMU ，在40MHZ时钟时为50MIPS 指令速度。
第二个主要的模块为系统接口单元（SIU）。主要包括：总线监视器、假中断监视器 、软件看门狗、中断定时器和实时时钟（RTC）、复位控制器、不占用内部开销的片内总线仲裁、JTAG1149.1测试口。它的一个主要功能是提供内部总线和外部总线的接口。
第三个主要模块为通信处理机模块（CPM）。主要包括：RISC控制器、所有串行通道口支持连续接收和发送模式、5K字节双口RAM、16个串行DMA （SDMA）通道、三个平行I/O寄存器、四个波特率独立的发生器（可以连接到任意一个SCC和SMC，并允许运行中改变，支持自动波特率）、四个串行通信控制器（SCC）（支持以太网、HDLC/SDLC、HDLC总线）、两个串行管理控制器（SMC）（UART方式或透明传输）、一个串行外围接口电路（SPI）（MC68302SCP的扩展，支持主从模式，支持同一总线上多主操作）、一个I2C（Inter-IntegratedCircuit）接口（支持主从模式，支持多主环境）。CPM在几个不同的通信设备如SCC和SMC上发送、接收数据，所有的通信设备可以独立工作。SCC和SMC也可以用于时分复用总线。
在图1中，CPM模块中有一个32位RISC微处理机。MPC860有两个CPU：PowerPC和32位RISC。PowerPC执行高层代码RISC处理实际通信的低层通信功能。由于CPM分担了嵌入式PowerPC核的外围工作任务，这种双处理器体系结构功耗要低于传统体系结构的处理器。两个处理器主要是通过内部存储空间相互配合工作。在存储器区，每个处理器都可以设置控制位、读状态位。在图1中，有16个串行DMA单元。每个通信设备都有一个发送DMA和接收DMA，32位RISC控制这16个串行DMA在通信设备和存储器之间传送数据。当MPC860接收数据时，串行DMA从通信设备接收数据并放入存储器中；发送数据顺序相反，串行DMA从存储器中取数据，送到通信设备，串行DMA只服务CPM的RISC但是两个虚拟IDMA可以为用户DMA所用。
2 ADM系统
2.1系统概述
ADM即分插复用器，它是一个三端口设备，具有两个SDH光接口（线性接口），通过另一端可以灵活地上/下路复用在STM信号中的低速率信号。ADM内部还具有时隙交换功能，允许两个STM信号之间不同VC的互联，并能方便地进行带宽管理。在实际网络中，根据ADM的结构特点，可灵活地用在网络中不同的位置。在本系统中，主要任务是将155.52Mb/s的STM-1高速信号经光/电转换，从帧结构恢复出低速的2.048Mb/s的E1信号，其逆过程正好相反。从理论上来说，将STM-1信号可以上下63路E1信号，为了系统的可维护性和美观性，故采用4块支路，每块上下16路。
从图2可以看出，分插复用器ADM是一种新型的网络单元，是SDH中应用最广、最富特色的设备。它将同步复用和数字交叉连接功能综合于一体，具有灵活的分插任意支路信号的能力，在网络设计上有很大的灵活性；采用同步复用方式和灵活的复用映射结构，可使高速信号一次直接分插出低速支路信号，即所谓的一步复用特性。ADM利用时隙交换实现宽带管理，并且无需分接和终结整体信号，即可将各种G.703规定的接口信号PDH或STM-1信号SDH接入STM-M（M＞1）内作任何支路。
群路：对接收信号进行光/电转换，再生恢复出接收数据，同时将高速的信号转变为并行的信号，从中分离出接收段开销SOH，并对指针进行解释，提取VC-4POH，进入虚容器VC-4处理，恢复下行的VC-4净负荷，同时提供FPGA（交叉叠加模块）接口；反过来将需要上行的VC-4净负荷插入VC-4通道开销POH，经过AU-4指针调整，并插入段开销SOH，经电/光转化上线路，成为STM-1信号。
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