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浅谈嵌入式网络终端报文收发机制的研究

来源:    作者:     发布时间:2015-04-26 12:24:38     点击数:

本系统中,报文接收流程本是一种被动方式,相对查询方式,软硬件设计复杂度高,实用中很可能由于软硬件缺插件电感陷导致可靠性问题。采用这种中断结合多点随机查询的办法,既克服了周期性查询的效率低、实时性差的缺点,又消除了完全被动接收的不可靠性。

3实现

根据上文提出的收发机制,建立一个实验终端系统,检查实际性能。

3、1系统硬件平台

LSI403LP是DSP芯片。它可提供4路Rj11接口供传统电话机接入,1路RJ-45接口连接internet,还有一个RS-232接口供系统程序维护与升级。使用这种VOIP网关后,可使小型企业或家庭用户方便快捷地接入internet直接进行语音通信,不但便捷而且经济。给出了硬件和软件的结构设计。

本系统核心采用LSI403LP定点数字信号处理器,时钟频率150MHz,最高速率600MIPS.具有外部指令和数据存储器接口,类存储器外设接口,三种接口共享地址、数据总线和读写等控制信号,但具有各自的片选信号,而且可以单独配置,兼容不同访问时序。

本系统的NIC选用RTL8019AS[4].该NIC支持ISA总线,可直接按存储器方式访问,支持10BASE-T,有16KBytes片内SRAM,可作为一级缓存,其中14KB作为接收缓存,2KB作为发送缓存。ISA总线: (Industry Standard Architecture:工业标准体深圳电感厂系结构)是IBM公司为PC插件电感器/AT电脑而制定的总线标准,为16位体系结构,只能支持16位的I/O设备,数据传输率大约是16MB/S.也称为AT标准。开始时PC机面向个人及办公室,定义了8位的ISA总线结构,对外公开,成为标准(ISO ISA标准)。

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本系统的以太网接口模块电路如图4.8019的JP引脚接高电平,将8019设置在jumper工作模式。此模式下,8019的部分功能由跳线开关来设定,软件控制使用NE2000寄存器组。LSI403LP对8019的一个访问周期即PCS0N的一个有效周期,可通过403的寄存器设置为403时钟周期的整数倍。以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox,Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范。是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。 以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测技术)技术,并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。以太网与IEEE802·3系列标准相类似。

3、2系统软件设计

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本系统软件架构如图5,网络通信流程按照上文描述设计。本系统基于单DSP,采用uC/OS-II 嵌入式实时操作系统。uC/OS-II采用基于优先级的抢占式多任务内核,最高优先级任务一旦就绪就必须抢占处理器插件电感器,任务级响应时间可预知,对实时通信应用非常重要。

本系统中存在一个网络接收任务和多个网络发送任务,NIC作为它们的共享资源,利用一个信号量来进行模压电感器资源分配,以确保这几个任务不会同时访问NIC,导致NIC故障。

4实验结果

将一台PC作为主机与一台实验终端通过10Base-T以太网直接连通,不通过任何中间节点,进行以下测试,考察本系统以太网接口的性能。

4、1中断频率

主机向实验终端发送100字节的ICMP回传请求报文,发送10万次,发送速率约8330次/秒,占用带宽约7.0Mbps.实验终端收到ICMP报文并且解析正确则是一次成功接收,但并不响应。LSI403与8019采用不同通信带宽,实验结果如表1.

05.jpg

表1说明,在终端内部,随着上层与一级缓存通信速率的降低,接收中断次数大大减少,报文丢失数有一定增加,但收到的报文数远高于中断次数。说明本系统的接收机制,能够有效减少中断和任务切换对处理器资源的消耗,弥补上层与一级缓存通信速率的不足。表1中第6种配置下,有大量数据包丢失,原因是403外部总线通信速率略高,数据传输出错。1

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