基于DSP的以太网通信接口设计

1 概述
TM1300是Philips公司推出的新一代高性能多媒体数字信号处理器芯片。基于TM1300的DSP应用系统适合于实时声音、图像处理，可广泛应用于会议电视、可视电话、数字电视等应用场合。它不仅具有强大的处理能力,同时还具有非常友好的音频和视频以及SSI和PCI等I/O接口，因此可以根据应用的需要灵活地构造各种视频通信系统。鉴于目前计算机网络的普及和网上视频业务的发展，很有必要为TM1300视频编码系统开发一个以太网接口以拓宽其应用范围。开发以太网接口的一种合理思路是利用TM1300集成的PCI接口来驱动专用的以太网接口芯片。由于目前多数以太网接口芯片(如Real- tek8029，Realtek8139等)都采用PCI接口，因此，可以用PCI总线将数据从TM1300传输到这些专用的以太网接口芯片后，再由它们发送数据，而且TM1300可以在嵌入式操作系统pSOS中运行，同时由于系统pSOS带有TCP/IP协议栈因此可以方便地完成编码码流的TCP/IP封装。 根据以上思路笔者在进行了前期测试的基础上进行了电路板的设计并顺利完成了调试。目前这个以太网接口已经基本开发成功。本文将对这个设计的技术要点从硬件和软件两个方面进行详细介绍。

2 TM1300及PCI总线接口

该系统的硬件结构框图如图1所示。本系统硬件设计的重点是PCI总线接口。PCI总线根据数据位的宽度有32位和64位之分,64位的数据线与32位是兼容的。PC机中常见的是32位PCI总线,它的有用引脚总数是110个,可以分成3组。第一组是基本功能信号线,包括32位共享数据地址线AD〔00..31〕、接口控制线、仲裁线、时钟线、系统复位线、中断线;第二组是附加功能信号线,包括错误报告线、cache功能支持线、JTAG边界扫描线;第三组是电源线,包括设备耗电量标识线、3.3V电源线(12根)、5V电源线(13根)、地线(22根)。 因为Realtek8029不具备PCI的附加功能信号线所支持的cache功能和JTAG边界扫描功能,同时虽然它具有奇偶校验错误报告功能引脚,但该脚可以悬空不用。所以,设计时只需考虑第一组功能信号线的连接即可。 PCI接口的设计有以下几个要点： (1)PCI总线的仲裁 这里先说明两个概念。首先，PCI总线是多设备共享的，由于PC机里可以有多个PCI设备，所以需要使用仲裁器;其次，PCI设备有主设备和从设备之分，主设备可以发起PCI数据的传送从设备只能被动地响应主设备的操作以对读操作和写操作做出响应。PCI的仲裁引脚是REQ和GNT，分别为请求线和授权线，而且只有PCI主设备有这两个引脚。一般情况下，REQ通常和GNT成对地连到仲裁器，而设备与设备的REQ和GNT通常是互不相连的。 PCI总线的仲裁过程是这样的：PCI主设备把REQ电平拉低以表示向仲裁器请求占用总线。经仲裁获准后，仲裁器把这个设备的GNT电平拉低以表示请求获准，此后该设备便可以使用总线了。当它不再使用总线时，应使REQ信号变为高电平仲裁器就不再给它分配总线资源。在本系统中，TM1300是PCI主设备，而Realtek8029是PCI从设备。由于它们不存在共享总线的问题，所以不需要仲裁器，而只是简单地把REQ和GNT短接即可，这就相当于TM1300自己给自己授权。