1 MPC8280 處理器特性及MCC 概述

MPC8280 是一款集成了高性能的PowerPC? RISC 微處理器和諸多外圍通信控制器的多用途通信處理器，在通信和網絡系統有較為廣泛的應用。

MPC8280 模塊組成如圖1 所示。其中，G2_LE 內核是MPC603e 微處理器的嵌入式版本，具有16KB 的指令緩存和16KB 的數據緩存；系統接口單元SIU 主要完成系統復位、中斷管理、時鐘配置、總線接口及內存控制等功能；通信處理模塊CPM 包括一個32 位的RISC 處理器CP，三個全雙工的快速串行通信控制器FCC，兩個多通道控制器MCC，四個全雙工的串行通信控制器SCC，兩個全雙工的串行管理控制器SMC，SPI 接口，I2C 總線控制器等。時隙分配器可將SCC、FCC、SMC、MCC 的數據復用到八個時分復用接口TDM。


圖1 MPC8280 模塊結構圖

MPC8280 有兩個具有時隙分配器的串行接口，分別為SI1 和SI2。每個SI 有四個時分復用接口。SI1 和SI2 分別對應為TDMa1,TDMb1,TDMc1，TDMd1 和TDMa2，TDMb2，TDMc2，TDMd2。SI 可以根據SIRAM 的配置將TDM 的某一時隙路由到特定的接口（如TDMa1 的第2個時隙到MCC1 的第3 個通道，TDMb2 的第1 個時隙到FCC1 等）。

一個MCC 可以支持最多128 路獨立的時分串行通道。MPC8280 具有兩個MCC，每個MCC連接到一個SI。MCC 的數據流可以通過SI 的四個時分復用接口TDM 中的任何一個進行數據傳輸。

一個MCC 中的128 個通道以32 個為一組連接到某一個TDM 接口上。MCC1 的通道（0-127）只能連接到SI1 上，MCC2 的通道（128-255）只能連接到SI2 上。MCC 的每一個通道都可獨立配置為不同于其它通道的工作模式。通過配置SI 和SIRAM 可以將TDM 數據中的時隙路由到特定的MCC 通道。

每個MCC 都具有以下特性：最多達128 路獨立的HDLC 或者透明傳輸通道，或者64 路SS7 通道；獨立的發送和接收路由；每一通道都可支持HDLC、透明傳輸或者SS7 協議。

2 MCC 操作概述

MPC8280 的內核G2_LE 和外部的通信是由CPM 來完成。CP 根據相應的接口控制寄存器配置來執行數據發送或接收操作,操作完成后再向G2_LE 內核的中斷寄存器寫入中斷值。

G2_LE 內核根據中斷值調用相應的中斷處理函數，由此完成數據交互過程。

每一個MCC 能通過相應的SI 連接到TDM 接口上。一旦SI 的某個TDM 被配置為包含有MCC 通道的時隙并且TDM 開始工作，CP 就將MCC 通道發送緩沖區內的數據復制到發送FIFO內，然后SI 在時鐘驅動下將MCC 通道的發送FIFO 內數據發送到TDM 接口上，或者將數據從TDM 接口上接收下來并存入到MCC 通道的接收FIFO 內，然后CP 再將接收FIFO 內的數據復制到MCC 通道的接收緩存區內。

CP 通過一系列與MCC 相關的數據結構來實現對MCC 通道FIFO 的管理。MCC Globalparameters 管理著MCC 模塊的各個通道，以及操作這些通道所用到的門限參數和基址指針的配置。每個通道還有一組channel-specific parameters 和channel-extra parameters，包含了該通道的協議狀態信息和指向該通道的接收及發送緩存描述符的指針。

Channel-specific parameters 會因該通道所工作的協議不同而作不同的解釋。如果TDM的配置含有MCC 超通道（super-channel）時隙的話還要用到超通道表（Super-channelTable）。

● global Parameters MCC1 的global parameters 適用于通道0—127，MCC2 的global parameters 適用于通道128—255，分別位于相對于DPRAM 基址偏移0x8700 和0x8800 處。

●Channel-specific Parameters 這些參數僅局限于相應的MCC 通道，位于相對于DPRAM 基址偏移64×CH_NUM 處。

● Channel Extra Parameters 包含相應通道緩存描述符的基址和指針。位于相于對DPRAM 基址偏移XTRABASE+8×CH_NUM 處。其中XTRABASE 是MCC Global Parameters 之一。

● Super-channel Table 僅當在SIRAM 中配置了超通道時使用。位于相對于DPRAM基址偏移SCTPBASE 處。其中SCTPBASE 是MCC Global Parameters 之一。由于我們的應用場合未使用到超通道，所以未對該參數進行配置。

● BD Tables 位于外部存儲器。接收通道的緩存描述符表位于相對于DPRAM 基址偏移MCCBASE+8×RBASE 處。發送通道的緩存描述符表位于相對于DPRAM 基址偏移MCCBASE+8×TBASE 處。MCCBASE 是Global Parameters 之一，RBASE/TBASE 是Channel Extra Parameters之一。

● Interrupt Queues 位于外部存儲器。共有一個發送中斷表和一至四個接收中斷表。TINTBASE 指向發送中斷表，RINTBASE指向接收中斷表。TINTBASE 和RINTBASE均為Global Parameters。

3 MCC 驅動的設計與實現

該驅動運行在嵌入式操作系統VxWorks5.5 之上，開發環境為Tornado 2.2.1 for PPC。

MCC 驅動主要分為以下幾部分：

3.1 MCC 驅動初始化

主要完成 MCC 模塊的初始化，具體內容包括：為MCC 控制數據結構分配內存，并根據初始化參數初始化數據結構的相關內容；初始化MCC 相關的控制寄存器；創建接收消息隊列以及相應接收處理任務；最后啟動MCC 進行數據收發。

（1） 分配并初始化MCC 操作所需的內存空間。

申請數據緩沖區、緩沖區描述符及循環中斷表所需的存儲空間。由于MCC 通過DMA 與主存進行發送數據和接收數據的交換，所以內存分配時必須要考慮緩存一致性問題，否則程序運行時可能出現較為嚴重的錯誤。VxWorks 提供了一個函數cacheDmaMalloc，可以為DMA 設備或者驅動程序分配緩存安全的內存空間。

（2） 初始化循環中斷表。

將循環中斷表中的條目初始化為 0x00000000，并將最后一個條目初始化為0x40000000以標記結束位置。

（3） 配置SI 寄存器和SIRAM。

設置每組MCC 通道所使用的TDM，并且配置SIRAM 以建立TDM 時隙和MCC 通道的對應關系。

（4） 初始化MCC Global Parameters。主要包括：

● MCCBASE MCC 基址指針，指向位于外部存儲器的緩沖區描述符表，為最大512KB 的連續空間。

● MRBLR 最大接收緩沖區長度。必須是8 整數倍。

●GRFTHR 全局接收幀門限。用于減少由于頻繁產生中斷而造成的開銷。

● GRFCNT 全局接收幀計數。初始化為GRFTHR。

● TINTBASE 多通道發送循環中斷表基址指針。

● TINTPTR 指向可用的發送循環中斷表條目。初始化為TINTBASE。

● SCTPBASE 指向超通道表。

● RINTBASE 多通道接收循環中斷表基址指針。

（5） 初始化緩沖區描述符BD 和數據緩沖區。

BD 表位于外部存儲器，其組織結構如圖2 所示。


圖 2 MCC 緩沖區描述符結構組織圖

（6） 安裝數據接收回調函數。

（7） 初始化所使用通道的MCC Channel-specific Parameters。

（8） 初始化所使用通道的MCC Channel-extra Parameters。

（9） 如使用了超通道則初始化Super-channel Table。

（10） 配置系統接口單元SIU，根據需要設置與MCC 相關的中斷并安裝中斷處理函數。

（11） 配置TDM 所用到的并行接口和時鐘信號。

（12） 執行MCC INIT 命令。

（13） 使能TDM。

3.2 中斷處理

當一個MCC 通道產生中斷請求時，CP 將中斷信息寫入循環中斷表，然后修改T/RINTPTRR并設置MCCM 寄存器中相應的TINT 或者RINTx 比特。當MCC 中斷到達內核后由內核調用中斷處理函數。中斷處理函數首先清除中斷，然后根據MCCE[RINTx]和MCCE[TINT]的值來處理相應的循環中斷表。

3.3 接收數據

數據接收程序通過一個先進先出的消息隊列和中斷處理程序相配合來完成數據的接收。當MCC 的某個通道接收到數據后會設置相應的中斷事件比特位。之后中斷處理函數將收到的數據進行封裝后發送到消息隊列。數據接收任務從消息隊列接收數據，然后根據 MCC 通道號調用相應的由用戶安裝的數據接收回調函數。最后由回調函數完成數據的處理。

3.4 發送數據

數據的發送過程由通信協處理器完成。數據發送函數將所發送的數據復制到所使用通道的緩沖區，然后設置相應的控制寄存器，由通信協處理器完成數據從緩沖區到線路接口的發送。數據發送完成后通信協處理器設置中斷寄存器MCCE 相應的RINT 比特位。并由中斷處理程序通知數據發送函數數據發送已完成。

4 結束語

該驅動程序在基于MPC8280 處理器的VxWorks5.5 操作系統上進行了測試。MCC 通道工作在Transparent 模式下，對多種數據模式進行長時間的數據收發表明該驅動能較穩定地運行。

由于該驅動的中斷處理函數檢查所有循環中斷表的條目并將收到的數據從 MCC 通道的數據緩存發送到消息隊列，由此引入了較大的處理延遲，在數據量較大時甚至有可能會造成數據丟失。改進的關鍵在于中斷處理函數和數據接收函數的配合。作為一種改進方法可考慮在中斷處理函數內僅執行那些必須的操作，如清除中斷，重新設置相關寄存器參數等。將數據處理放在另外一個單獨的任務中去執行，并盡量減少數據搬移次數，優化所執行的操作等。最終在程序運行的速度和所完成的功能之間作合適的折中，從而獲得所需的性能。