使用BCM56500实现板级高性能交换型路由器(图)

文章摘要：板级高端口密度LAN Switch硬件设计图2 交换板硬件结构图 图2是LAN switch交换板的硬件结构，其硬件电路由CPU控制单元(子卡)、交换单元、物理层芯片单元、RJ45/光接口单元、CPU连接器单元、时钟单元、电源单元组成。在设计中采用了一片BCM56500实现24个千兆数据端口，采用一片BCM5464物理层芯片和一片BCM5461 物理层芯片来提供不同类型的数据端口。使用BCM5464接出4个千兆电接口(SGMII接口)接入前面板，使用BCM5461接出1路千兆电接口(SGMII接口)作为板内使用。使用BCM56500的SERDES接口接出2路千兆光接口接入前面板，另外使用1路

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板级高端口密度LAN Switch硬件设计

图2  交换板硬件结构图

 

图2是LAN switch交换板的硬件结构，其硬件电路由CPU控制单元(子卡)、交换单元、物理层芯片单元、RJ45/光接口单元、CPU连接器单元、时钟单元、电源单元组成。

在设计中采用了一片BCM56500实现24个千兆数据端口，采用一片BCM5464物理层芯片和一片BCM5461 物理层芯片来提供不同类型的数据端口。使用BCM5464接出4个千兆电接口(SGMII接口)接入前面板，使用BCM5461接出1路千兆电接口(SGMII接口)作为板内使用。使用BCM56500的SERDES接口接出2路千兆光接口接入前面板，另外使用1路SERDES接口也作为板内使用，其余16路千兆端口使用SERDES接口接入系统背板，供系统其他板卡上联作为星型数据总线。BCM5464是BroadCom公司的4端口千兆物理层芯片，BCM5461是BroadCom公司的单端口千兆物理层芯片。

在硬件设计中，交换单元选用了BCM56500，通过PCI接口与CPU控制单元相连，以实现对交换芯片的配置管理和快速通信。设计中的实际连接如图3所示。其中由于系统中只有1个PCI从设备，设备号采用PCI_AD[31]线上的信号来选中，因此实际连线中CPU的IDSEL直接连接PCI_AD[31]即可。在PCI驱动软件中，要保证使用硬件相应的设备号进行选中和配置。

图3  系统PCI连接图

LAN Switch的软件启动和硬件初始化过程

 

LAN Switch采用WindRiver公司VxWorks操作系统。在CPU最小系统(CPU＋SDRAM＋Flash＋串口)完成启动后，需要通过PCI总线对LAN Switch交换部分进行初始化，主要步骤如下。

(1)由于BCM56500工作在little endian模式，而MPC8245工作在big endian模式，因此需要对头模式进行设置(可以使用字节位移指令或者对CONFIG_ADDR和CONFIG_DATA在访问前进行字节交换)；

(2)根据硬件连接选择PCI设备的设备号，配置交换芯片BCM56500的PCI基地址和窗口大小；

(3)通过PCI总线使用交换芯片BCM56500的CPU管理接口确定交换芯片的型号，然后根据不同的芯片类型进行初始化和DMA通道的配置；

(4)挂接交换芯片的驱动程序和各种API，完成LAN switch的初始化过程。

其中第三、第四步骤需要Broadcom公司的软件开发支持包(SDK)支持，直接从程序中调用Boradcom的初始化程序，可以保证正常完成初始化和加载驱动程序。

以下对PCI驱动的设计配置和SDK做进一步的说明。

前面已经说明了对于BCM56500的IDSEL信号已经确定，设计中使用VxWorks的标准PCI驱动程序，对于BCM56500的PCI挂接例程如下。

(1)在bootROM中用sysHwInit()调用sysPciAutoConfig()，对PCI_SYSTEM结构进行实例化；

(2)同样在sysHwInit()中，使用pciConfigOutLong()对BCM56500的基地址和窗口大小进行配置，然后使用pciConfigOutByte()挂接BCM56500的中断至CPU的外部中断向量表；

(3)至此，PCI配置完成。通过BCM56500的S_Channel可以配置BCM56500中的各个寄存器和表项。S_Channel的消息传递有特殊的格式和规范，一般通过Broadcom公司提供的软件开发支持包(SDK)中自带的标准函数来进行配置。

本设计使用Broadcom公司5.2.3版的SDK。SDK的设计严格分层，自下而上分成操作系统(RTOS)、操作系统适配层(SAL)、芯片系统层(SOC)、分发层(Dispatch)和BCM的应用接口层(API层)。由于SDK支持Broadcom公司的几乎所有交换芯片，因此在使用SDK的时候，在使用API之前需要进行芯片查询，按照搜索到的芯片挂接相对应的API。整个的芯片查询和挂接API的过程，使用SDK实现相当方便。初始化SDK的API的过程如下。

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