以太网通信接口的设计与实现

软件执行的流程大致是：系统首先启动ｐＳＯＳ,并由它加载网络接口驱动程序,然后调用驱动程序的ｎｉ_ｉｎｉｔ函数,同时初始化Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的ＰＣＩ配置空间并设置Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的工作参数,之后启动用户任务。在这里,用户任务为Ｈ．２６３编码进程。它对ＶＩ口读入的源图像进行压缩编码后,将调用ｓｏｃｋｅｔ的接口函数ｓｅｎｄｔｏ（ｓｅｎｄｔｏ是ＵＤＰ套接口专用的发送函数）,然后把码流发送给ｐＳＯＳ由ｐＳＯＳ根据ＵＤＰ协议进行封装后,再调用ｎｉ_ｓｅｎｄ函数,并由ｎｉ_ｓｅｎｄ完成数据包从系统主内存到Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９片上ＲＡＭ的拷贝,然后启动Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９发送数据。在接收情况下,Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９收到一个完整的数据包后会用中断通知ＣＰＵ,然后由ＣＰＵ执行中断服务程序。当中断服务程序将数据包从Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９片上ＲＡＭ中拷贝到系统的主内存后,系统将调用Ａｎｎｏｕｎｃｅ函数并把数据块的指针、数据长度和其它信息提交ｐＳＯＳ,最后由ｐＳＯＳ将数据包沿协议栈一层层上传并作出相应的处理。

软件的设计和ｐＳＯＳ操作系统的关系比较密切,限于篇幅,本文不对ｐＳＯＳ作详细介绍,。本文接下来重点介绍ＰＣＩ配置空间的配置过程,这部分对于类似的设计有较普遍的参考意义。ＰＣＩ配置空间有６４个字节,ＰＣＩ片内的这些寄存器存储了该芯片的厂商号、设备号、设备类型等重要代码,还包括命令寄存器、基地址寄存器等控制其总线行为的寄存器,它们必须在设备初始化时正确配置,否则设备不能工作。

对Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９ ＰＣＩ空间的配置需要三个步骤：

首先是扫描总线,这一步的目的是找到Ｒｅａｌ-ｔｅｋ８０２９的配置地址,直观地讲,就是找到它的ＰＣＩ_ＩＤＳＥＬ引脚和哪根ＡＤ线相连,因为后续的配置写要根据这个地址来寻址。扫描总线时,要对ＡＤ〔１１〕到ＡＤ〔３１〕每根线进行一次扫描,如果哪根ＡＤ线连接了一个ＰＣＩ设备的ＰＣＩ ＩＤＳＥＬ引脚,那么用配置读函数读取ＰＣＩ配置空间的０号寄存器时,应该返回该设备的设备和厂商代码,如果这根线实际未连接设备,则返回值是０。已知Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的设备和厂商代码是“０ｘ８０２９１０ｅｃ”,如果返回值与之相同,说明找到了Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９,这时要记下这根ＡＤ线的序号。例如,在硬件上把Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的ＰＣＩ ＩＤＳＥＬ和ＡＤ〔２０〕相连,则扫描到的序号就应该是“２０”。

其次,用配置写函数配置Ｉ／Ｏ读写使能,即在ｃｏｍｍａｎｄ寄存器中写入“０ｘ１”。

最后,用配置写函数配置Ｉ／Ｏ地址,也就是在Ｉ／ＯＢａｓｅＡｄｄｄｒｅｓｓ寄存器写入分配给该设备的Ｉ／Ｏ地址（例如“０ｘｅ４００”）。具体程序流程图如图４所示。

4 调试结果

根据以上设计,笔者在原ＴＭ１３００视频编码硬件系统的基础上加入了ＰＣＩ接口,并编写了ｐＳＯＳ下Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的驱动程序。然后,在这个硬件平台上对Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９的驱动部分进行了数据传送测试。

笔者首先用一个单独的ＵＤＰ发送任务进行发送速率测试。这个任务主要是高速地向网络上的一台ＰＣ发送数据包,数据包的大小是变长的。ＰＣ接收并对丢包数进行统计的结果如表１所列。实验表明,在用网线直连的各种测试速率情况下都没有出错,而当接入局域网后,在发送速率为４．５Ｍｂｐｓ时有突发的少量错误。由于ＵＤＰ是不可靠的传输方式,所以这种错误是正常的。测试中,ＵＤＰ发送的最高速率可以达到５Ｍｂｐｓ左右,它与硬件的最高速率（１０Ｍｂｐｓ）相比还有一定差距,主要原因是数据从系统主内存到Ｒｅａｌｔｅｋ８０２９片上ＲＡＭ的拷贝过程目前尚未采用ＤＭＡ方式,这是需要改进的地方。

表1 丢包数统计表（单位：丢包个数/分钟）