1MPC8280的AAL2适配与DMA通道驱动软件的实现

1 引言

在B-ISDN(宽带综合业务数字网)ATM参考模型中，AAL(ATM适配层)介于ATM层和应用程序之间，主要负责ATM层与高层间的信元转发过程。不同的AAL支持不同的流量或服务类型。对于ATM传输，AAL2提供同步模式、面向连接、可变比特速率传输，而AAL5提供异步模式、面向连接、可变比特速率传输。在TD-SCDMA网络中，ATM适配层AAL5用于传输所有控制协议和Iu接口的PS域用户数据，其他接口用户数据传输则使用AAL2。由于AAL5的处理比AAL2简单得多，目前大部分的网络处理器都只支持AAL5的适配，不适合TD网络测试仪的应用。MPC8280不仅支持AAL5，还可实现AAL2的适配，本文介绍了MPC8280对AAL2的处理机制，以及PCI DMA驱动软件的实现。

2 ATM控制器

ATM控制器通过Utopia2端口实现ATM和AAL适配层协议，可工作在主、从模式下。它能以155 Mb／s的全双工速率支持AAL5、AAL2、AAL1和AAL0的分段(segmentation)与重组(SAR)功能以及CP-CS子层协议。对每个虚拟信道VC，ATM控制器的步速控制器单元APC生成信元的发送速率，以满足CBR、VBR、ABR以及非特定速率的发送需求。APC单元采用漏斗机制调节VBR。APC单元也采用8个优先级实时控制ATM信道的发送。ATM控制器执行ATM论坛(UNI-4.0)ABR流控技术，为了实现反馈速率适配，它可以生成前向和后向资源管理信元RM和ATM论坛规定的浮点运算。ABR的流控通过硬件和芯片固件调整引入RM信元带来的潜在延迟，无需软件干预。

3 DMA控制器

PCI桥的DMA控制器用于传输603e核或主机的数据块。数据的搬移发生在PCI或者60×总线上。PCI桥的DMA模块有4个高速的DMA通道，传输带宽210 Mb／s。这4个信道共同分享144 B的DMA专用缓冲空间，用于数据存储和发送。603e核和PCI主控器都可以初始化DMA的传输。DMA控制器可工作在链表模式或直接访问模式。对每个传输段，按照装载的描述器的信息DMA控制器开始传输。一旦当前段传输完，DMA控制器就从内存中读取下一个描述器的信息，然后开始下一个DMA传输。如果当前描述器是链表中的最后一个，或者有错误发送，此进程结束。DMA控制器框图如图1所示。

4 AAL2的适配

AAL2适用于传输低速率语音流量。AAL2分为通用部分子层(CPS)和服务特定会聚子层(SSCS)。AAL2的数据单元的分段与重组情况如图2所示。

ATM层一个ATM信元的净荷可以装载一个或多个CPS包，多个CPS包在CPS子层组成CPS-PDU，多个CPS-PDU在SSSAR子层组成SSSAR-PDU，多个SSSAR-PDU最后组成一个SSSAR-SDU。图2中的STF域表示在一个ATM信元中第一个CPS包的起始偏移位置，是一个非常重要的域。AAL2的适配模块由初始化模块、数据接收模块、数据发送模块组成。

4.1初始化模块

初始化模块负责将FCC1配置成ATM模式以实现ATM控制器功能，主要完成对ATM参数表、APC控制器、中断队列、压缩地址映射表、以及时钟和Utopia2的接口配置，该模块还用于对PCI桥的进行初始化。

4.2数据发送模块

上层应用通过API接口，使用DMA通道将发送消息队列中的数据帧发送给发送模块，发送模块从消息队列中取得数据帧和其对应的通道号，将通道号写入ATM参数表，完成TCT表、CID表、TxQD和TxBD表的初始化；将数据帧写入发送缓存DataBuffer中，并设置该缓存所对应的TxBD(发送缓存描述符)的R(Ready)标志位；随后APC自动步长控制单元根据通道所对应速率、优先级等参数，将该通道的通道号插入相应调度表中，根据优先级调度算法进行调度，激活CPCR进行发送，最后通过U-topia2接口发送到PHY层，查看发送中断队列验证发送是否成功。数据发送流程如图3所示。

4.3数据接收模块

ATM控制器收到信元后，根据从信头中提取的VPI和VCI值在压缩地址映射表中查找其所对应的通道号Ch_Num，如果没有找到相匹配的通道，则将该信元丢弃。如果找到相匹配的通道，则找到接收初始配置形成的接收链表RCT；然后根据信元净荷里的CID值找到接收初始配置形成的CID表、RxQD表；最后互相映射，一起找到接收初始配置形成的RxBD表，把该通道真正的消息体存储在所对应的接收缓存中。根据接收信元是处理到的CPS子层，还是SSSAR子层，ATM控制器完成信元的重组SAR。如果收到的信元是数据帧的最后一个信元，ATM控制器就会在接收中断队列中增加一个接收帧中断队列条目，同时设置FCCE寄存器的GINTx的相应位产生一个全局中断标志。数据接收模块根据触发的接收中断队列条目的原因值，找到所对应的通道号，然后从该通道所对应的接收缓存中取出收到的数据帧，最后打上时间标签等自定义头，通过DMA通道把接收消息队列送给API接口。数据接收流程如图4所示。

5 DMA通道驱动设计

开发中由于和底层程序交互，当底层写满一块区域(共3块)后，通过DoorBell中断通知驱动程序。首先创建一个内核事件对象，在SerialRead中设置开始DMA时，启动底层程序写数据，在OnD-maReady函数中，等待事件信号，当底层数据准备好，发生DoorBell中断时，由于硬件中断的优先级高，所以，程序进入Isr_Irq中断服务例程，在该函数中，判断是DoorBell中断后，置事件为有信号状态，然后返回TRUE。当中断处理完毕，原来等待的程序由于事件状态为有信号状态，程序恢复执行，启动DMA，把要传输的数据首地址写入DMA源地址寄存器，并设置其他相关寄存器，启动DMA。下面给出了部分的中断服务例程代码：

6结束语

本系统是以MPC8280为核心，通过PCI采用DMA通道完成底层硬件与上层软件之间的数据交互，经过软硬件调试，在实际应用中运行稳定。