摘    要：本文介紹了PowerPC MPC8260工作在ATM模式的原理，給出了在VxWorks實時操作系統下的END模式的ATM驅動程序設計及實現，實驗證實該驅動通過Mux層在IP層與鏈路層之間建立了數據傳輸通道。
關鍵詞：MPC8260；ATM；END；Mux層；VxWorks實時操作系統
PowerPC MPC8260的
FCC工作在ATM模式的原理
MPC8260 PowerQUICCⅡ是飛思卡爾PowerPC系列CPU芯片主導產品,它的通信處理機模塊(CPM)同時支持三個快速串行通信控制器(FCC)，FCC支持同步高速率協議HDLC、Ethernet和ATM。FCC控制器工作在ATM模式時，通過UTOPIA接口與物理層連接，原理圖如圖1所示。
在設備接收數據時，對接收到的信元(cell，53字節)進行地址映射，把VPI/VCI映射為邏輯通道號，對應有緩沖描述符及緩沖內容。發送數據時，把帶有數據緩沖信息的通道號通過ATM步長控制器調度，再由FCC發送到物理層設備，轉換為光信號后通過光口發送出去。

VxWorks實時操作系統下
END程序框架設計
VxWorks是WindRiver 公司開發的高性能實時操作系統，其網絡結構與OSI參考模型相比是在IP 層和鏈路層之間有一Mux層，屏蔽了網絡層和數據鏈路的直接交互，通過END(增強型網絡驅動：Enhanced Network Drivers) 實現IP 層與鏈路層之間的數據交互。END向上通過Mux 層與IP 層相連，向下與鏈路層直接相連，從而在IP 層與鏈路層之間建立一個數據傳輸通道。
END驅動程序的核心數據結構是END對象，即END_OBJ，在end.h中定義。驅動程序的裝載函數返回一個指向數據結構END_OBJ的指針。這個數據結構為MUX提供了描述驅動程序的信息和指向數據結構NET_FUNCS的指針，而NET_FUNCS填充的是有關END驅動程序的標準進入配給函數。
END驅動程序輸出到MUX的進入配給函數，即數據結構NET_FUNCS中用以輸出到MUX接口的標準進入配給函數如表1所示。

ATM驅動程序的實現
驅動程序中重要的數據結構
DRV_CTRL
DRV_CTRL是定義的ATM設備控制結構，包括了MPC8260的FCC基地址、驅動的單元號、中斷號、存儲管理相關等信息。在驅動程序中，此結構是初始化、發送、接收、中斷處理等主要函數的入口參數。
需要指出的是，此結構與以太網控制器中為其驅動定義的控制結構類似，不同之處在于以太網控制器是為一個FCC定義一個BD(緩沖描述符)鏈表；ATM要求每個通道都有一些特定參數并要求每個通道有一個BD鏈表。因此，需要定義連接控制結構來管理這些與通道相關的參數。
AtmConnectionData
連接控制結構是ATM建立鏈路時用到的最重要的數據結構，規定了鏈路的邏輯地址、信元速率等信元傳輸時用到的重要參數以及發送、接收數據幀時用到的BD表。在本驅動中，對每個通道建立了一個BD表，并采用了循環鏈表結構，提高了緩沖的利用效率。在建鏈前必須對該結構進行分配，并初始化。
驅動程序的實現
本END驅動主要是實現IP層與ATM層之間的數據交互，ATM網絡是面向連接的，對于IPOA(IP over ATM)來說，TCP/IP只是將其作為像以太網一樣的另一種物理網絡來看待，因而，本驅動的設計可參考以太網驅動的設計思想。按照以上END的程序設計框架編制END所用到的全部基本函數，因這里的END 與地址處理無關，故endMCastAddrDel()、endMCastAddrGet()、endMCastAddrAdd()、endAddressForm()和endAddressGet()這幾個函數可直接返回一個值即可。驅動程序大體分為四部分 :控制器的初始化、中斷處理和內存管理、數據幀的接收和數據幀的發送 。
控制器的初始化
初始化包括兩部分 ,一是配置：首先，在 config. h中定義 INCLUDE_ END，以保證在編譯時加入 MUX接口 ；其次，在 configNet. h中定義指向本設備載入函數的宏 ,并定義初始化時要用到的字符串 ,定義增強型設備的列表結構體以保證正確登錄本設備 。二是對本控制器設備加載，必須初始化一個 END_ OBJ結構體,載入函數首先要分配并初始化此結構體 ,以方便 MUX接口使用其中的工具管理堆棧及調用各接口函數。本控制器設備的初始化流程如下 :首先通過函數muxDevLoad()調用motFccEndLoad()實現對ATM驅動的加載，當成功加載后，接著用函數muxDevStart()調用motFccStart ()實現對驅動的啟動，成功啟動后，再接著用函數muxIoCtl()調用motFccIoCtl()實現對END網絡接口控制，成功后用IpAttach函數將END 與IP 層相連。如果以上的步驟都能成功完成，在Shell 下輸入muxShow 命令，將看到加載起的END(Device：motFccAtm，Unit：0)。
中斷處理程序和內存管理
中斷處理程序必須分為兩個部分，第一部分是響應中斷的函數，它需要被綁定到 BSP分配的中斷向量上，不能有耗時較大的操作 (如對堆棧的操作 ) ,這是由中斷的特點所決定的；第二部分是對數據幀的處理，這個函數可以用系統函數netJobAdd( )在響應中斷的函數中向網絡工作隊列添加新的工作 ,這將喚醒網絡處理任務去調用相應的數據幀處理函數(例如接收函數 )處理數據幀。
對于內存的管理，VxWorks定義了三種統一的存儲結構：cluster(簇)、clBlk(簇模塊)和 mBlk(存儲模塊)。其中簇是存儲數據的最基本單元,長度靈活可變,在ATM控制器驅動程序中一般使用同樣長度的簇,即最大的數據幀長9180字節。數據在協議棧內各層之間的傳送過程中只需要傳送數據幀的指針，這樣，方便程序員設計數據的存儲結構 ,并減少了在各層次之間數據的拷貝，節省了時間，提高了效率。VxWorks還給出了幾個標準的系統函數統一管理內存的占用和釋放，程序員可以很方便地調用這些系統函數創建這三級結構來接收數據幀，并在完成數據幀接收時調用相應系統函數釋放內存。驅動程序中的內存管理函數是motFccInitMem()和motFccBdFree()，參數都為DRV_CTRL類型指針。motFccInit Mem()完成對存儲池的初始化；motFccBdFree()由motFccStop()調用，釋放與接收緩沖描述符鏈表相連的簇，以便在設備停止時徹底地釋放資源。
數據幀的接收
一般情況下，數據幀的接收是用中斷方式實現的 。當一個數據幀到來時觸發一個中斷，中斷響應程序會向任務隊列添加一個網絡任務，這個任務將調用接收函數處理數據幀 。
接收函數負責將正確的數據幀放到利用系統函數取出的緩存中，然后將緩存交給 MUX接口的接收函數muxReceive( )，最后釋放掉占用的緩存。循環以上過程直到將收到的數據全部處理完。
從數據幀經過的網絡層次順序看，數據幀先經過物理層到達數據鏈路層，在驅動中通過MUX接口調用函數motFccRecv()，在該函數中完成對鏈路層收到的ATM信元進行ATM適配層的處理(在本驅動中進行AAL5適配)并組裝成IP 包，送到網絡層 ,再經過 TCP協議層到達應用層 ,這就是數據接收的全過程 。
數據幀的發送
發送數據幀常常使用兩種方式：輪詢方式和中斷方式。在本驅動中采用了輪詢方式，從數據幀經過的網絡層次順序看，基本上是接收數據幀的反過程。數據幀由應用層開始產生，經過 TCP協議層和網絡層的封裝，通過 MUX接口調用本驅動程序中的發送函數motFccSend()，將IP包進行ATM適配處理并拆分為ATM信元然后交給物理層發出 。

結語
按照以上的方法,本文設計出了基于VxWorks實時操作系統的MPC8260的ATM控制器(提供一個155Mbps光口)驅動，并完成了主要功能的測試。測試函數中指定要建立的通道數、通道速率、發送的數據幀數、數據幀長度等參數，并讓這些數據幀在以太網口和ATM端口間打環。實驗數據顯示設備工作正常。
調試中有幾點注意事項：由于MPC8260為FCC提供的雙口RAM容量有限，分配通道及對通道的各參數初始化時要特別小心，以免越界。由于ATM協議的復雜性，此驅動的很多函數的具體實現以及測試中還有很多復雜的細節，限于篇幅，本文只給出一些概述性的描述，以期和大家分享嵌入式驅動開發的一點心得。■