一种S3C2410路由器的整体结构及工作原理

导读：本文介绍的一种S3C2410路由器的整体结构及工作原理，后详细地介绍了其i/o和UART及存储介质三部分功能的具体实现，达到设计S3C2410路由器的目的.在ARM技术不断发展成熟及网络设备越来越智能化的今天，传统的路由器无论在性能上还是可拓展性上都难以满足用户越来越高的需求，由此本文结合市面上最着名的32位RISC ARM9为微处理器设计了S3C2410家用路由器。

0 引言

据预测，到2015年全球路由器市场的规模将达到159亿美元。其中家用路由器的发展尤为迅猛，目前需求最大的地区为北美和欧洲，不过亚洲地区已经成为家用路由器市场增长最快的地区。所以在未来几年，亚洲的家用路由器需求将非常巨大。

传统路由器凭借其低廉的价格在市场上将会继续存在一段时间，但路由器的发展趋势是智能化，网络化，这正是以ARM及MIPS内核为代表的路由器的特点，所以ARM内核路由器将在未来不久的时间内，占据家用路由器市场的一席之地，并且随着ARM内核技术的普及，ARM内核路由器将具有更高的性价比，相比于其他家用路由器将更有竞争力。

1 ARM技术

ARM公司既不生产芯片也不销售芯片，它只出售芯片技术授权。嵌入式ARM主要技术包括：ARM处理器的体系结构和ARM处理器的指令集，存储系统及异常中断处理。

(1)ARM体系结构：增加了T变种，可以使处理器状态切换到Thumb状态，在该状态下指令集是16位的Thumb指令集。

(2)ARM处理器的指令集：ARM指令集可以分为跳转指令、数据处理指令、程序状态寄存器传输指令、Load/Store指令、协处理器指令和异常中断产生指令6类[1].

(3)ARM存储系统：ARM存储系统的体系结构适应不同的嵌入式应用系统的需求差别很大。最简单的存储系统使用平板式的地址映射机制，就像一些简单的单片机系统中一样，地址空间的分配方式是固定的，系统中各部分都使用物理地址。而一些复杂的系统可能包括一种或者多种下面的技术，从而提供功能更强的存储系统。

(4)异常中断：当异常中断发生时，系统执行完当前指令后，将跳转到相应的异常中断处执行。当异常中断程序执行完后，程序返回到发生中断的指令的下一条指令处执行。

2 路由器

(1)中央处理器：路由器的CPU负责路由器的配置管理和数据包的转发工作，如维护路由器所需的各种表格以及路由运算等。路由器对数据包的处理速度很大程度上取决于CPU的类型和性能。

(2)内存：路由器可采用多种内存，ROM(只读型)、Flash(闪存)、DRAM(动态型)等。

(3)接口：路由器与各种各样不同的网络所进行的物理连接，都必须通过接口来实现。越是高档的路由器，能连接的网络类型越多，其接口的种类也就越多

(4)控制台端口：根据路由器类型的不同，其与控制台进行连接的具体接口方式也不同，常见的有两种：采用DB-25的控制台端口和采用RJ一45的控制台端口。

3 S3C2410路由器的设计

(一)整体结构图

本文所设计的家用S3C2410路由器整体结构框图如图1所示。

(二)主要功能实现

(1)I/0部分

1)端口配置器(GPACON'GPHCON)在S3C2410中，大部分的引脚是复用的。因此，对于每个引脚要求定义一个功能。端口控制器(GPnCON)定义每个引脚的功能(n=A'H)。如果GPFO'GPF7和GPG0'GPG7被用作掉电模式下的唤醒信号，那么这些端口配置必须在中断模式下被设置。

2)端口数据寄存器(GPADAT'GPHDAT)如果端口配置为输出端口，数据可以被写到GPnDAT寄存器相应的位。如果端口配置为输入端口，能从GPnDAT寄存器对应得位中读出数据。

3)端口上拉寄存器(GPBUP'GPHUP)端口上拉寄存器控制着每个端口组的上拉寄存器的使能或禁止。当对应位为0时，这个引脚的上拉寄存器是允许的;当为1时，上拉寄存器是禁止的。

1)数据发送操作这些可以通过线性控制器(uLCONn)来设置。

2)数据接收：它们都是通过线性控制器(ULCONn)来设置的。

3)波特率发生器：波特率由时钟源(PCLK或UCLK)16分频和UART波特率除数寄存器(UBRDIVn)指定的16位除数决定。

(3)存储设备部件

SDRAM与Flash存储器相比，SDRAM不具有掉电保持数据的特性，但其存储速度大大高于Flash存储器，且具有读/写属性。因此SDRAM在系统中主要用于程序的运于空间、数据及堆栈。当系统启动时，CPU首先从复位地址OxO片读取启动代码，在完成系统的初始化后，程序代码调入SDRAM中运行，以提高系统的运行速度。

NAND Flash and NOR Flash:NOR和NAND是现在市场上两种主要的非易失闪存技术。NOR的特点是芯片内执行(XIP,eXecute In Place)，这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR的传输效率很高，在l~4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响了它的性能。

NAND结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于Flash的管理和需要特殊的系统接口。性能比较：

●NOR的读速度比NAND稍快一些。

●NAND的写入速度比NOR快很多。

●NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。

●大多数写入操作需要先进行擦除操作。

●NAND的擦除单元更小，相应的擦除电路更少。

4总结

S3C2410路由器拥有64M SDRAM和高达203MHz的运算频率，其上可移植主流嵌入式操作系统。厂家可以根据不同用户的需求在硬件上添加无线模块及软件上增加相应的功能软件，无论从硬件上，还是软件上，S3C2410路由器与现在市场上主流家用路由器相比都拥有非常强的性能优势。随着网络设施的不断改革，网络的传输速度也会不断加快，同时随着网络的一体化，网络安全问题逐渐凸显出来，对路由器的操作系统的稳定性及其上的防火墙有更高的要求，所以这些变化导致对路由器的负载能力和信息处理能力要求会越来越高，这样S3C2410路由器的优势会更加明显。83C2410路由器的设计符合路由器市场的发展要求，可以满足网络发展对路由器在信息处理及安全等方面的诸多要求，具有一定的理论及实用价值。