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一種基于VPN網(wǎng)關(guān)的電原理設(shè)計與實現(xiàn)

作者: 時間:2009-03-25 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

1.引言
PowerPC MPC8xx(Power QUICC[1],Quad Integrated Communications Controller)是一款集成了微處理器和外圍器件控制器的通信處理器,可以用于多種通信設(shè)備中。PowerPC有優(yōu)異的通信和網(wǎng)絡(luò)性能,同x86 CPU的工控機平臺相比,PowerPC更適合用于專門的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,可以提高產(chǎn)品的性價比和可靠性,使產(chǎn)品具有更強的競爭力。
在PowerPC MPC8xx系列中,根據(jù)要求,選擇性價比較高的作為安全的控制器。由三個模塊組成,每一個模塊使用32-bit的內(nèi)部總線:PowerPC核、系統(tǒng)接口單元(SIU)和通信處理模塊(CPM)。
2.
2.1 總體結(jié)構(gòu)

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/158157.htm

硬件由主板、加密算法板、LCD顯示板、燈板、電源、風(fēng)扇、機殼組成。其中主板和加密算法板的,占整個硬件設(shè)計任務(wù)量的90%以上,本論文只針對這兩個板的設(shè)計。
主板由CPU部分、存儲器部分、通信接口部分、加密算法及隨機序列產(chǎn)生模塊部分、調(diào)試及配置接口部分、電源等部分組成。主板的電框圖由圖1所示。
2.2 復(fù)位電路
復(fù)位控制器對出現(xiàn)的復(fù)位源作出響應(yīng)。所采取的動作決定于復(fù)位源,但通常它執(zhí)行異常處理向量表中0x100位置的程序并初始化MODCK[1-2]和總線管腳0到14的特殊參數(shù)。
有幾個復(fù)位源連接到復(fù)位邏輯,其中3個復(fù)位源為管腳。即上電復(fù)位(Power-On Reset),硬復(fù)位(Hard Reset),軟復(fù)位(Soft Reset)。上電時產(chǎn)生硬和軟復(fù)位管腳設(shè)置,這時硬和軟復(fù)位管腳為輸出。但是,當(dāng)系統(tǒng)已上電并運行時,可以配置按鈕或相似設(shè)備以產(chǎn)生外部軟或硬復(fù)位,在這種模式,管腳為輸入。圖2為上電復(fù)位和硬復(fù)位順序圖。

由圖2可知,當(dāng)上電(Power-On)設(shè)置時,MPC855T進入上電復(fù)位狀態(tài)。在該狀態(tài)下設(shè)置硬復(fù)位和軟復(fù)位。隨后,855T采樣MODCK管腳,并初始化系統(tǒng)時鐘。設(shè)備保持在上電復(fù)位狀態(tài)直到上電復(fù)位翻轉(zhuǎn),鎖相環(huán)(PLL)鎖定。最后,芯片進入內(nèi)部初始化的硬復(fù)位狀態(tài)。
2.3 時鐘電路
MPC855T時鐘模塊包含主晶體振蕩器(OCSM)、系統(tǒng)鎖相環(huán)(SPLL)、低功耗除法器和時鐘產(chǎn)生/驅(qū)動模塊,在復(fù)位時,MPC855T讀MODCK[1-2]管腳。

在XTAL和EXTAL端,外接32.768kHz的晶體時鐘電路作為CPU的實時時鐘源。在斷電的瞬間,要求PORESET保持高電平,否則會引起CPU進入不定狀態(tài),其內(nèi)部的實時時鐘不能正常工作。通過實驗,在復(fù)位芯片MAX811_EUS-T的電源端接一47µF的電解電容,以使在斷電瞬間,保持PORESET為高電平。經(jīng)反復(fù)測試,工作可靠。在XFC管腳上,應(yīng)連接一片外電容器,用于片內(nèi)系統(tǒng)鎖相環(huán)(SPLL)濾波器。電容器的一端連到XFC。電容器的值與PLPRCR[MF]有關(guān),其取值由表1決定。在本設(shè)計中,MF+1=8。由表1可知,XFC的電容值為6640-11760pF,故使用0.01µF的電容器。
2.4 串行管理控制器(SMC)接口電路
SMC有2個全雙工通道,可以編程配置它們獨立支持UART,透明方式和GCI。SMC使用緩存描述字符,緩存在存儲器中,SMC向CPM RISC提供請求,使SDMA傳送數(shù)據(jù)。每個SMC有3個管腳,一個發(fā)送管腳,一個接收管腳步和一個同步管腳,同步管腳在發(fā)送和接收開始后,只用于透明方式。圖3說明了端口B中這些管腳的位置。有的管腳可以共用,必須根據(jù)需要配置這個端口,它可以通過端口配置寄存器。
根據(jù)設(shè)計要求,將SMC1和SMC2配置成UART,外接232電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3232,其中SMC1用于控制臺(Console)接口,由DB9座(針或孔可選)引出;SMC2分時用于前面板LCD顯示控制和與IC卡讀寫器(可選)的通信,通過模擬開關(guān)74HCT4053進行切換,其控制由口線PB[30]完成。

2.5 串行通信控制器(SCC)接口電路
串行通信控制是MPC855T中最強大的通信設(shè)備,它可以以多種不同的協(xié)議傳送數(shù)據(jù),比如UART HDLC,以太網(wǎng)等等。圖4說明在不考慮使用什么協(xié)議下的數(shù)據(jù)通信工作流程。
在接收數(shù)據(jù)的FIFO中,當(dāng)接收FIFO開始充滿時,CPM向SCC發(fā)請求。然后請求CPM RISC寫SDMA,以將接收的FIFO數(shù)據(jù)移到當(dāng)前接收緩存,接收緩存通常在外部存儲器。有一個為發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送FIFO,當(dāng)發(fā)送FIFO空時,SCC向請求優(yōu)先器發(fā)一個請求,CPM RISC響應(yīng)這個請求后,寫SDMA,將從當(dāng)前激活的發(fā)送緩存來的操作碼移入發(fā)送FIFO。發(fā)送緩存描述符與接收緩存描述符功能相同,在雙端口RAM中有一組發(fā)送緩存描述符,開始的描述符逐個激活,指針從一個描述符移向另一個描述符。緩存描述符總是在雙端口RAM中,由用戶初始化。圖5為SCC管腳,SCC連接5個管腳:發(fā)送、接收、載波檢測、清發(fā)送和請求發(fā)送。


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