MC68EN360在以太网测试器中的应用

     摘要：MC68EN360芯片是Motorola公司生产的一款专用通讯芯片，广泛应用于通讯设备，其接口方式灵活、支持通讯协议多、运行速度快、功能强大。在以太网为主流的LAN中，无论在现场布线阶段或运行维护阶段，都需要检测、确认和排除故障。一般的解决办法是先查电缆，再查终端。电缆的测试有很多指标和标准可以参照，简单来看，无非是衡量是否适合以太网上的通讯，只需用两台有通讯协议的设备测试一下协议的运行情况即可；而终端的检测方法一般主要是检查其IP连同性如何。因此，故障的判断很大程度上用IP连同性的方法就可以解决问题。本篇文章描述了如何用MC68EN360芯片做一个可以检测以太网的仪器，在实现功能的同时，又要求操作简单、成本低、扩展性强。

    关键词：RISC 以太网 IP连同性 现场布线 TCP/IP协议

一、 MC68360芯片介绍

    MC68360是一个高度集成的32位通用通讯控制器，广泛应用于通讯设备中。其主要特征如下：

    * 外频为25M或者33M，在25M的情况下每秒可以执行4.5M条指令。

    * 32位数据总线，兼容8位和16位操作。

    * 有32条地址线，寻址空间可以达到4G。

    * 支持Slave 模式，即被动模式操作。

    * 直接存储芯片，多可以达到8个（可以为SRAM或DRAM），可以给 每个Bank分配一个片选线CS。

    * 4个16位定时器或者2个32位定时器。

   

    * 2个独立的DMA接口。

    * 三个并行口，I/O口多达46根。

    * 7个外部中断源。16个内部中断源，可编程优先级。

      4个SCC(Serial Communication Controller)口。2个SMC（Serial Management Controller）口。

      SCC口支持协议：

      -Ethernet/IEEE 802.3 Optional on SCC1 (Full 10-Mbps Support)

      -HDLC/SDLC 1 (All Four Channels Supported at 2 Mbps)

      -HDLC Bus (Implements an HDLC-Based Local Area Network (LAN))

      -AppleTalk 2

      -Signaling System #7

      -Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART)

      -Synchronous UART

      -Binary Synchronous Communication (BISYNC)

      -Totally Transparent (Bit Streams)

      -Totally Transparent (Frame Based with Optional Cyclic Redundancy Check (CRC))

      -Profibus (RAM Microcode Option)

      -Asynchronous HDLC (RAM Microcode Option)

      -DCMP 3 (RAM Microcode Option)

      -V.14 (RAM Microcode Option)

      -X.21 (RAM Microcode Option)

      SMC口支持协议：

      -UART

      -Transparent

      -General Circuit Interface (GCI) Controller

      -Can Be Connected to the Time-Division Multiplexed (TDM) Channels

    * 240个管脚。PQFP封装。

   

    360的结构框图如右图所示。它主要有三个内核组成：CPU32+、SIM60及其CPM。

     CPU32+是直接支持内部32位总线的CPU。允许字节、字，双字等操作方式。并且可以在起始奇地址进行存取操作CPU32+会自动完成对应需要的总线周期。

    SIM60负责总线控制，例如外部DRAM的控制和SLAVE模式控制等。

    CPM由一个CP(Communications processor)、两个IDMA控制器、四个一般目的定时器组成。CP控制通讯接口、定时器等。CP有一个RISC处理器，4个SCC口、两个SMC口、一个2.5K的双端口内存、一个中断控制器、三个并行口、四个独立的波特率生成器，和14个支持SCCs、SMCs和SPI的serial DMA channels。

二、 以太网测试器的设计

    以太网测试器要完成的主要功能为测试IP连同性。因此TCP/IP协议至少要做到网络层（IP层），要能收发ICMP相关报文，而且测试设备必须要有良好的人机界面。归结起来，硬件包括以下部分：

    * 以太网接口（由于360只支持10M速率以太网，因此测试器的以太网接口为10M）。

    * 键盘板。

    * LCD字符显示器。

    软件包括：

    * 以太网驱动程序。

    * 链路层协议，如ARP、RARP等协议。

    * IP协议，包括ICMP协议。

    * 键盘驱动程序。

    * LCD显示驱动程序。

    * 主控制程序。

    硬件的总体框架如下图（图二）：

    以太网接口芯片可以有很多选择，如LXT901、AC101-QF/TF等都可以满足要求。考虑到供货等原因，要尽量选择市面上比较容易买到的芯片。

三、 软件实现

    测试系统的软件设计工作，除了包括TCP/IP的一部分协议以外，还有人机接口的界面及其主控制程序。对于360来说，需要一个嵌入式操作系统的平台来支持程序的运行，支持360的实时操作系统有VRTX、pSOS、VxWorks等。这些操所系统都是多任务的，实现起来大同小异。整个软件的层次结构如图三所示：

    整个软件分为六个部分：主控制程序、LCD、KEY、IP协议，链路层协议和以太网驱动程序。

    KEY为层任务，它的上层任务为LCD。IP下层有一些其它的任务。

    另外还有一些其它的一些任务，如定时器，任务管理等，这两个任务和其它任务没有直接底上下级关系。

    在IP层：我们实现的基本功能为能发送和接收ICMP报文。在TCP/IP协议上必须实现以下协议：
链路层：

    ARP：地址转换协议，把IP地址转换成物理地址。

    RARP：逆向地址转换，把物理地址转换成IP地址。

    网络层：

    IP：把链路层的数据进行分用，或者把数据报文封装后发给链路层；并要实现简单的静态路
由。

    ICMP：Internet控制报文协议。主要是实现ICMP回显请求报文。

四 结论

    从以上可以看出，MC68EN360这一系列的通讯专用芯片的功能十分强大，以太网测试器实际上只用到了360的很少一部分功能，这为以后的功能扩展提供了很多余地，比如可以增加一个串口用来和上位机软件通讯，实现更强的分析功能和程序升级等；还可以增加线路测试的功能及更强的协议测试功能等，这些对360来说，都是可以在硬件上实现的