MC68EN360在以太网测试器中的应用

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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，寻址空间最大可以达到4G。
支持Slave 模式，即被动模式操作。
直接存储芯片，最多可以达到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。


图一 结构框图
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）：


图二 总体设计框图
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，最好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：


图三 任务之间层次关系
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为最底层任务，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。

李小路

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