??? 關(guān)鍵詞:局域網(wǎng),網(wǎng)橋,E1
1引言
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展,越來(lái)越多的企業(yè)內(nèi)部都建立有自己的局域網(wǎng)。對(duì)一個(gè)小型企業(yè)來(lái)說(shuō),可以方便地在自己的局域網(wǎng)上采用Internet的技術(shù)和產(chǎn)品來(lái)建立專用企業(yè)網(wǎng)絡(luò)(即Intranet)。而對(duì)于一個(gè)大型公司或者一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),由于其分公司和下屬機(jī)構(gòu)地理分布不集中,整個(gè)公司或系統(tǒng)各個(gè)局域網(wǎng)之間的連接就成為關(guān)鍵問(wèn)題。
本文介紹的E1-LAN網(wǎng)橋設(shè)備利用電信部門(mén)的E1線路來(lái)進(jìn)行局域網(wǎng)的互聯(lián)。E1線路本身的通信可靠性有保障,利用電信部門(mén)本身的傳輸網(wǎng)絡(luò)和成熟技術(shù),E1線路上的數(shù)據(jù)可以在幾十千米到幾千千米的距離上傳送,甚至可以進(jìn)行跨國(guó)傳送。本系統(tǒng)首先用網(wǎng)橋模塊抽取局域網(wǎng)上需要送出的數(shù)據(jù),然后插入PCM時(shí)隙中傳播。根據(jù)選用時(shí)隙的多少,傳輸速率可以在64kbps到1984kbps之間選擇。如果連接多條E1線路,甚至可以達(dá)到局域網(wǎng)的10Mbps傳輸速率。并且,利用PCM時(shí)隙的分配,可以用一條E1線路來(lái)連接多個(gè)局域網(wǎng)。
2選用芯片(模塊)簡(jiǎn)介
2.1 網(wǎng)橋模塊IR┐ETH
IR-ETH是RAD公司的一個(gè)以太網(wǎng)橋模塊,是本設(shè)備中的關(guān)鍵器件。IR-ETH具有以下功能和特性:完全兼容IEEE802.3/Ethernet V.2,提供UTP(10Base T)或者BNC(10Base2)的局域網(wǎng)接口,提供TTL的廣域網(wǎng)接口(同步串行接口),廣域網(wǎng)接口方的數(shù)據(jù)速率可以達(dá)到40Mbps,每秒鐘可以過(guò)濾和發(fā)送15,000幀數(shù)據(jù),內(nèi)建256幀的緩存,內(nèi)建MAC表可以存儲(chǔ)10,000個(gè)MAC地址,并能自動(dòng)學(xué)習(xí)和更新。
2.2 E1接口芯片MT9075
MT9075是MITEL公司的單片E1收發(fā)器,它集成了一個(gè)增強(qiáng)的PCM32/30成幀器和一個(gè)線路接口單元(LIU)。MT9075有以下特性:Intel或Motorola非復(fù)用并行處理器接口,提供ST-BUS/GCI2048 Mbit/s數(shù)據(jù)/信令總線接口,可選的發(fā)送/接收抖動(dòng)衰減器,可控制滑動(dòng)方向的彈性接收緩存(2幀),可工作于同步模式和自由模式(主模式),低抖動(dòng)的鎖相環(huán)用于產(chǎn)生時(shí)鐘,提供增強(qiáng)的性能監(jiān)測(cè)功能,LIU的動(dòng)態(tài)范圍為20dB。
2.3 主控DSPTMS320F206
本系統(tǒng)采用TI公司的TMS320F206作為主控制器,TMS320F206的主要特性有:指令周期為50ns@5V(20MIPS),提供三個(gè)外部中斷,片內(nèi)集成32K×16的Flash Memory,片內(nèi)集成544×16的雙口RAM,片內(nèi)集成4K×16的RAM,最大224K×16的外部地址空間。集成的外圍元件主要包括:16位的定時(shí)器,振蕩器,鎖相環(huán),全雙工的異步串口,增強(qiáng)的同步串口、帶四級(jí)FIFO,6個(gè)通用I/O腳。
3系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
?? 系統(tǒng)框圖如圖1所示。
3.1 外部接口
如圖1所示,系統(tǒng)用兩個(gè)外部接口,E1線路接口和局域網(wǎng)接口。因?yàn)镸T9075集成了線路接口單元LIU,因此只需要在外部增加變壓器和少量電阻電容,就可以連接E1同軸電纜。在局域網(wǎng)接口方,IR-ETH模塊已經(jīng)直接提供了LAN接口,無(wú)需其他外圍元件即可以直接通過(guò)網(wǎng)線連接到局域網(wǎng)上。
網(wǎng)橋模塊IR-ETH和E1芯片MT9075之間的數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)的拆分和重組是用DSP(TMS320F206)來(lái)控制和實(shí)現(xiàn)的。
3.2 DSP和網(wǎng)橋模塊的接口
網(wǎng)橋模塊有一個(gè)同步串行方式的廣域網(wǎng)接口,將DSP的同步串口與其相連接,就可以通過(guò)DSP收發(fā)網(wǎng)橋模塊的數(shù)據(jù)。因?yàn)镮R-ETH的同步串口的時(shí)序和邏輯與DSP的同步串口邏輯稍有差別,因此使用了邏輯變換電路來(lái)進(jìn)行調(diào)整。在此兩者的連接中,時(shí)鐘的給予是比較關(guān)鍵的。DSP的同步串口接收數(shù)據(jù)時(shí),需要使用外部時(shí)鐘信號(hào)來(lái)同步;而IR-ETH并沒(méi)有提供這樣的時(shí)鐘信號(hào),相反,它也需要外部時(shí)鐘來(lái)同步它的同步串口的發(fā)送。因此我們使用了DSP的CLKOUT1腳,用其產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào),送給DSP的CLKR和網(wǎng)橋模塊的TXC。而DSP的同步串口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)有自己的時(shí)鐘通過(guò)CLKX送出,我們只需要將其反相后送給網(wǎng)橋模塊的RXC腳即可。
當(dāng)網(wǎng)橋模塊有準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)要送出時(shí),會(huì)通過(guò)將RTS腳電平拉低來(lái)發(fā)出請(qǐng)求。我們將RTS接到DSP的中斷腳INT2,從而觸發(fā)DSP的中斷來(lái)讀取數(shù)據(jù)。通過(guò)DSP的IO1腳送出一個(gè)響應(yīng)給網(wǎng)橋模塊的CTS,通知網(wǎng)橋模塊開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)。
3.3 DSP和E1芯片的接口
通過(guò)將E1芯片MT9075的INT/MOT管腳連接到高電平,我們將MT9075設(shè)置在Intel非復(fù)用并行處理器接口模式。將DSP和MT9075之間的數(shù)
據(jù)總線、地址總線、讀寫(xiě)信號(hào)、片選信號(hào)連接,即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MT9075內(nèi)部的寄存器的讀寫(xiě)。MT9075內(nèi)部的寄存器包括控制寄存器和數(shù)據(jù)寄存器(存儲(chǔ)器)。通過(guò)設(shè)置控制寄存器,使MT9075工作于正確的模式;通過(guò)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)寄存器,即可以方便地獲取E1線路上的數(shù)據(jù),也可以方便地往E1線路上發(fā)送數(shù)據(jù)。
為了保證從MT9075的數(shù)據(jù)寄存器中讀取的數(shù)據(jù)既不遺漏也不重復(fù),將MT9075的RxFP腳連接到DSP的一個(gè)中斷腳INT1。這樣,MT9075每收到一幀數(shù)據(jù)后,RXFP出現(xiàn)的脈沖正好可以當(dāng)作DSP的一個(gè)外部中斷信號(hào),觸發(fā)DSP中的中斷處理程序來(lái)從MT9075的數(shù)據(jù)寄存器中讀取數(shù)據(jù)。
為了能及時(shí)地處理MT9075的異常狀態(tài),將MT9075的中斷腳連接到DSP的最高級(jí)別的中斷腳NMI。這樣,MT9075出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí),DSP中相應(yīng)的程序可以及時(shí)通過(guò)查詢MT9075的寄存器來(lái)判斷錯(cuò)誤類型并作相應(yīng)處理。
如果本設(shè)備應(yīng)用在E1線路的兩端,那么只需要一片E1芯片即可以。如圖2中的A、D兩設(shè)備。 如果本設(shè)備在E1線路的中段,截取了E1線路,為了保證整條E1線路能暢通,則需要兩片E1芯片。可以為每個(gè)設(shè)備分配E1線路中的幾個(gè)時(shí)隙,每個(gè)設(shè)備只讀取這幾個(gè)時(shí)隙中的數(shù)據(jù),也只往這幾個(gè)時(shí)隙中發(fā)送數(shù)據(jù)。而其他數(shù)據(jù),通過(guò)設(shè)置MT9075的寄存器,可以原封不動(dòng)地繼續(xù)通過(guò)E1線路往下
一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送。如圖2中的B、C兩設(shè)備。
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時(shí)鐘同步是保證E1芯片能夠可靠工作的一個(gè)關(guān)鍵。這里簡(jiǎn)要說(shuō)明一下本設(shè)備中如何實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步。
以圖2為例,整個(gè)設(shè)備中只能有一個(gè)主時(shí)鐘。設(shè)定設(shè)備A的發(fā)送部分工作在主時(shí)鐘方式,線路LN1連接到設(shè)備A的發(fā)送方。那么B、C、D的接收要從E1線路提取時(shí)鐘,并且發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)即采用此提取出的時(shí)鐘。特別對(duì)于D設(shè)備,從LN1提取出的時(shí)鐘將用于往LN2發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣,整個(gè)系統(tǒng)即可以實(shí)現(xiàn)同步。
時(shí)隙的分配、設(shè)備類型的識(shí)別、以及時(shí)鐘同步的·41·模式,均通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)置。設(shè)備的工作狀態(tài),通過(guò)發(fā)光二極管指示。
整個(gè)系統(tǒng)的工作流程可以概括如下:
(1)系統(tǒng)上電后,DSP運(yùn)行初始化程序:讀取撥碼開(kāi)關(guān)的配置,設(shè)置MT9075的寄存器,對(duì)MT9075進(jìn)行初始化;對(duì)DSP自身進(jìn)行必要的初始化。IR-ETH模塊上電后可以自行初始化。
(2)當(dāng)網(wǎng)橋模塊收到不是發(fā)送給本局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)后,將數(shù)據(jù)按照HDLC格式進(jìn)行封裝,然后通過(guò)將RTS腳電平拉低來(lái)發(fā)出請(qǐng)求,從而觸發(fā)DSP的中斷。DSP通過(guò)IO1腳送出一個(gè)響應(yīng)給網(wǎng)橋模塊的CTS,然后網(wǎng)橋模塊開(kāi)始通過(guò)同步串口發(fā)送數(shù)據(jù),DSP的同步串口接收到數(shù)據(jù),根據(jù)配置寫(xiě)入到MT9075相應(yīng)時(shí)隙對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器中。MT9075將數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)送到E1線路中相應(yīng)的時(shí)隙中去。
(3)另一端設(shè)備中的MT9075收到E1上一幀數(shù)據(jù)后,通過(guò)RxFP腳觸發(fā)DSP的中斷。DSP程序根據(jù)配置,從MT9075中的數(shù)據(jù)寄存器中讀取相應(yīng)時(shí)隙的數(shù)據(jù)。然后通過(guò)DSP的同步串口,將數(shù)據(jù)送給IR-ETH模塊。網(wǎng)橋模塊收到數(shù)據(jù)后,按照HDLC協(xié)議進(jìn)行解碼,還原成局域網(wǎng)上的數(shù)據(jù)格式,然后通過(guò)局域網(wǎng)接口送到局域網(wǎng)中去。這樣,兩個(gè)局域網(wǎng)往上的數(shù)據(jù)就實(shí)現(xiàn)了互通,兩個(gè)地理位置相差
很遠(yuǎn)的局域網(wǎng)實(shí)際變成了一個(gè)大的局域網(wǎng)。
4結(jié)束語(yǔ)
本設(shè)備可以在ISO七層模型中的數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)802.3局域網(wǎng)的互連,并能提供最大比MODEM快三十倍以上的傳輸速率。即使各個(gè)局域網(wǎng)在地理位置上相差很遠(yuǎn),由本網(wǎng)橋系統(tǒng)連接起來(lái)之后,用戶方看到的將是一個(gè)大型局域網(wǎng)。用戶對(duì)遠(yuǎn)地局域網(wǎng)上數(shù)據(jù)的操作將和操作本地局域網(wǎng)一樣。在規(guī)劃好IP地址以后,Internet上流行的http,ftp,telnet等服務(wù)均可以在本網(wǎng)橋系統(tǒng)之上透明地使用。本系統(tǒng)中兩個(gè)網(wǎng)橋之間的E1線路由電信部門(mén)提供,借助電信部門(mén)的成熟技術(shù),理論上可以實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸。利用本設(shè)備組建的網(wǎng)絡(luò)不需要借用公眾互聯(lián)網(wǎng),保密性好。本設(shè)備在組建企業(yè)專用網(wǎng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等方面有著很廣泛的應(yīng)用前景。
2 朱世華.程控?cái)?shù)字交換原理與應(yīng)用.西安:西安交通科技大學(xué)出版社,1996
3 樊昌信等.通信原理.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1998
評(píng)論
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