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ATM交換機(jī)中心控制單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

云知道


1　概述
ATM交換機(jī)的功能其中中心控制單元是整個交換機(jī)的控制指揮中心，網(wǎng)管代理和維護(hù)終端通過本單元對ATM交換機(jī)進(jìn)行治理和維護(hù)，各個業(yè)務(wù)板通過本單元進(jìn)行匯總、上報，另外ATM交換軟件的核心部分----信令軟件包括用戶到網(wǎng)絡(luò)信令和網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)信令（即UNI/NNI信令）都將放在中心控制單元的硬件上運(yùn)行 。本文主要探討中心控制單元的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 。
中心控制單元為網(wǎng)管代理提供符合IEEE802.3的協(xié)議的10BASE-T以太網(wǎng)接口，為維護(hù)終端提供符合RS232C標(biāo)準(zhǔn)的串行接口，與各個業(yè)務(wù)單元之間采用HDLC接口，與交換單元采用交換矩陣接口 。由于信令軟件、操作系統(tǒng)等都要加載到中心控制單元的硬件上，并且信令信息要進(jìn)行AAL5適配，所以要求硬件提供足夠大的程序存儲空間與數(shù)據(jù)存儲空間，并且CPU的處理能力足夠高 。為此，我們選擇了美國Motorola公司生產(chǎn)的MPC860SAR芯片 。
MPC860SAR芯片是一種功能強(qiáng)大的通信處理芯片，不僅可以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)協(xié)議、HDLC協(xié)議、UART等多種協(xié)議的處理，還可以實(shí)現(xiàn)SAR的功能 。MPC860SAR產(chǎn)生的ATM信元先到達(dá)路由及業(yè)務(wù)治理模塊，在路由及業(yè)務(wù)治理模塊確定交換路由并排隊(duì)緩存，之后才到達(dá)交換矩陣進(jìn)行交換 。只是由于MPC860SAR與路由及業(yè)務(wù)治理模塊之間的接口不匹配，需要設(shè)計(jì)接口轉(zhuǎn)換電路 。
2　中心控制單元完成的功能
*接收網(wǎng)管代理的信息，發(fā)送至業(yè)務(wù)單元，并且將業(yè)務(wù)單元的數(shù)據(jù)上報網(wǎng)管代理；
*接收維護(hù)終端的信息，發(fā)送至各個業(yè)務(wù)單元，并且將各業(yè)務(wù)單元的狀態(tài)等信息匯總、上報給維護(hù)終端；
*完成SAAL（Singling ATM adapt layer，信令A(yù)TM適配層）的CP（公共部分），即對高層產(chǎn)生的信令信息進(jìn)行AAL5適配，經(jīng)UTOPIA接口將ATM信元發(fā)送到路由及業(yè)務(wù)治理模塊，然后再送至交換單元 。
3　中心控制單元的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.1工作原理及模塊間功能描述
中心控制單元由CPU模塊、通信處理模塊和路由及業(yè)務(wù)治理模塊組成 。正常工作狀態(tài)下，CPU模塊只是控制是否答應(yīng)某項(xiàng)通信協(xié)議的接收、發(fā)送，并不直接參與具體通信協(xié)議的處理 。具體通信協(xié)議的處理、協(xié)議數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送都是由通信處理模塊獨(dú)立完成的 。
CPU模塊對通信處理模塊的控制是通過一個命令寄存器進(jìn)行的，它們之間的數(shù)據(jù)交換是通過雙端口RAM進(jìn)行的 。
通信處理模塊中的ATM業(yè)務(wù)模塊即SAR模塊的信息通過路由及業(yè)務(wù)治理模塊后到達(dá)交換矩陣進(jìn)行交換 。通信處理模塊提供ATM側(cè)的收發(fā)復(fù)用的8bit寬的Utopia接口，而路由及業(yè)務(wù)治理模塊提供ATM側(cè)的16bit寬的Utopia接口，兩者不能直接相連，兩個模塊之間需要進(jìn)行Utopia接口轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換電路采用CPLD實(shí)現(xiàn) 。
路由及業(yè)務(wù)治理模塊作為CPU的一個外部設(shè)備，與CPU模塊之間通過CPU模塊之間通過CPU的外部數(shù)據(jù)總線、地址總線及控制總線相連 。由于路由及業(yè)務(wù)治理模塊的CPU模塊提供分開的外部數(shù)據(jù)總線和地址總線，兩模塊之間需要進(jìn)行總線接口轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換電路采用EPLD實(shí)現(xiàn) 。
3.2模塊內(nèi)部的功能描述
（1）CPU模塊
CPU模塊包括CPU核、32bit寬數(shù)據(jù)存儲器（SDRAM）、32bit寬程序存儲器（FLASH）和CPU的硬件復(fù)位配置電路 。其中CPU核采用32-bit PowerPC結(jié)構(gòu)，內(nèi)含指令單元和指令執(zhí)行單元，是用戶程序的執(zhí)行；SDRAM用于存儲在程序執(zhí)行過程中產(chǎn)生或需要的數(shù)據(jù)；FLASH用于存儲用戶所編制的程序，與EPROM器件相比突出的優(yōu)點(diǎn)是使系統(tǒng)具有在線編程能力有靈活的塊鎖存而起到保護(hù)作用；硬件復(fù)位配置電路用于在硬件復(fù)位時對CPU的某些參數(shù)及復(fù)用管腳進(jìn)行設(shè)置 。
（2）通信處理模塊
通信處理模塊包含異步串行通信（UART）處理模塊、以太網(wǎng)（Ethernet）處理模塊、HDLC通信處理模塊和AAL5的SAR（ATM信元的分段與重組）功能模塊等 。其中UART處理模塊用于處理維護(hù)終端的信息；Ethernet處理模塊用于處理滿足IEEE802.3協(xié)議的網(wǎng)管代理的信息；HDLC通信處理模塊有兩種：一種用于中心控制單元和各業(yè)務(wù)板之間的通信，另一種用于主備中心控制單元之間的通信；SAR功能模塊用來實(shí)現(xiàn)支持AAL5協(xié)議的SAR功能及部分ATM層功能 。下面將分別對各功能模塊進(jìn)行簡要介紹：

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