通信处理器MPC852T的无线接人点的系统设计

2 MPC852T功能介绍
在无线接入点A P的设计中，选用了MotoIoraMPC852T处理器。它是Motorola公司的PowerQUICC系列嵌入式通信处理器。PowerQulCC处理器系列广泛应用于当今市场上的DSL 调制解调器、SOHO路由器、远程接入服务器、DSLAM、中心局交换机设备、无线基础设施基站、企业路由器以及媒体网关等领域。
MPC852T PowerQUICC(Quad Integrated CommunicationController)内部集成了微处理器和一些控制领域的常用器件，是一个多用途的通用芯片。它内部集成了微处理器和常用外围器件，可用于各种控制领域。它应用于通信系统的低成本实现，提供了更高的性价比，并在通信方面有所增强。MPC852 PowerQUICC集成了两个处理块，一个处理块是嵌入的PowerPC核，另一个是通信处理模块(CPM，C0MMunications processor Module)。由于cPM分担了嵌入式PowerPC核的外围工作任务，这种双处理器体系结构功耗要低于传统的体系结构的处理器。嵌入式MFC852T内核可达l00MHz，扩展总线最大频率是66MHz，50/60MHz内核频率支持l:1模式和2:1模式，80/100MHz内核频率支持2:l模式。MFC852T系统集成单元主要包括：总线监视器、中断监视器、软件看门狗、中断定时器、时钟合成器、PowerPC减量器、复位控制器及JTAG1149.l测试口。以上性能理想地适用于各种有线和无线的通信处理任务，极大地满足了控制层繁重的任务处理及传输层高带宽的要求。

3 核心板的设计
MPC852T是32位地址，32位数据总线宽度，4KB的数据Cache和4KB指令Cache，分别带有一个MMU，52MHz的主频，52MbpS的总线速度。若外接8位或l6位数据宽度的外设芯片，与CPU相接时，MPC852T的总线数据宽度是可设置的，可分配为8位、l6位或32位模式。在核心板中，选用了2片16lbit数据宽度，共4MB的Flash(MX29Lv160BTC，如有不同型号，则是完全兼容的器件)，速度70/90ns:2片16M8bit数据宽度的SDRAM(HY57V651620BTC-10S，如有不同型号，则是完全兼容的器件)构成，共32MB SDRAM。
MPC852T共提供了4个PORT，即PoRTA、PortB、P0rtC和PortD，对应的控制寄存器实现与其它信号引脚的复用。
端口分配使用情况如表l所列。

其中：一个SCC作为10M以太网接口，SMC(和P0rtB GPIO复用)作为两线串口(TXD，RXD)。核心板未用的，通过核心板接口，引到接口板作为GPl0资源使用。
同时，由1个LED提供1个运行指示.1个l0M局域网接口LINK/TRANSMIT/RECEIVE指示，如图2所示。

4 底层接口板的设计
底层接口板有1个9V供电插座和1个供电模块,用的是9V的直流电源，为核心板和接口板提供标准的3.3V和5V电压。底层接口板还提供了一系列的接口：1个标准RS-232串口，1个标准10M快速以太网接口，1个标准的100M快速以太网接口，1个PCMCIA接口，1个BDM接口。其中，BDM接口和RS-232串口，可用于核心板硬件检测，映象文件下载，运行，Flash烧写等。
系统所用的无线网卡是LANEscapeTM XI-325H的无线网卡，PCMCIA接口，2.4GHz直接序列扩频，高速低功耗，发射功率为20dBm，遵循802.11h协议和Wi-Fi认证，64bit/128bitWEP加密，支持TCP/IP，IPX，NetBEUI的协议，支持1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和llMbps的自动传输速率选择，支持Ad-Hoc(对等)，Infrastructure(基础网络)和Roaming(漫游)的网络模式，可以实现方便快捷无缝连接以太网和无线局域网。

MPC852T的CPM部分的4个SCC均可配置为10M以太网控制器，FEM是10M/100M以太网自适应控制器-通过这些以太网控制器，只需要简单的线路接口单元就可构成10M以太网口和10M/100M自适应网口。该以太网口符台IEEE8023规范。实际使用中，MPC852T设置多少个网口，应根据主芯片的运行主频和接口要求统筹考虑。在50MHz的MPC852T芯片上，实现1个10M网口(采用SCCl实现，如图3所示)和1个lO/100M自适应网口如图4所示。

MPC852T中I/O口的引脚几乎都有多种功能，通过对有关的寄存器进行设置或将某些引脚设置成指定电位，使得有关I/0功能为设计指定功能。由于MPC852T的引脚多，各引脚的功能也多，为了能够尽快地确定各引脚的功能，可利用摩托罗拉公司提供的引脚功能安排工具，检查引脚功能上的冲突。

5 无线接入点AP的系统软件设计
MPC852T是遵照P0werPC结构体系的嵌入式芯片系列，因此可实现多任务操作，并支持多种内存映射方式，完全可以运行实时多任务操作系统，以满足通信控制设备所要求的实时性。
嵌入式操作系统主要有Palm OS、Windows CE、EPOC、Linux CE、ONX、ECOS、LYNX等。高端嵌入式操作系统要求许多高级功能，如图形用户界面和网络支持，但其价格很高，一般用户难以接受。嵌入式Linux操作系统以价格低廉，功能强大有易于移植而被广泛应用。Linux是个和Unix相似，以核心为基础的，完全内存保护，多任务多进程的操作系统。它支持广泛的计算机硬件，包括MOTOROLA、X86、Alpha、Sparce、MIPS、PPC、ARM、NEG等。
在移植的Linux源代码中，根据目标进行半裁减定制，以适合目标系统,尽量少占用系统内存。操作系统定制后．将其连接到目标的应用程序上，成为应用程序的一部分，并对低级系统的初始化文件进行修改，使之符合目标板的需要。对于MPC852T，所有软件都固化在板上2片Flash内，Flash的内容可通过烧写工具来更新升级。开发应用程序和更改其上的操作系统工作方式，可以采用一种交叉编译的开发模式,即为MPC852T应用。它不能直接在MPC823板上编辑、编译和调试，而必须把工作寄宿到一台PC机上完成。
一个小型的Linux操作系统需要下面三个基本要素。
①引导工具．它完成系统的一些初始化工作，然后把操作系统调入到内存中，跳到操作系统的入口。
②Linux内核，由内存管理，进程管理和事务处理构成。因为Linux内核支持多种CPU体系，所以修改Linux内核运行到硬件平台中，不需要太多的工作。
③初始化进程，为Linux系统安装inetd、telnetd、tftpd、bttpd等守护进程，使得Linux系统成为名副其实的网络操作系统，可以Telnet远程管理，可以FTP传递文件。
如果系统想成为完整的操作系统，还得加上一个文件系统，硬件驱动程序和提供所需功能的一个或多个应用程序，如1个串口、1个10M以太网接口、1个100M以太网接口、1个BDM调试接口、WLAN无限网卡的驱动程序，802.1lb无线AP以及网关系统软件，Web Server及TCP/IP协议等应用程序。

6 嵌入式LinuX无线接入点AP的实现
由于嵌入式操作系统硬件资源的限制．要做到实现AP在嵌入式Linux操作系统上的应用，就需要对Linux操作系统进行特别定制，删除AP不需要的部分，真正做到精简系统，过程大致可以分成两个部分。
(1)精简内核
Linux内核是可以根据特定的要求进行定制的，笔者使用的是嵌入式Linux操作系统3.0for PowerPC版本.在/usr/src/linux目录下，使用make menuconfig把可以拿掉的项目全部拿掉。如果嵌入式系统没有软驱和光驱，则去掉内核中对于软驱(floppy)及光驱(cdrom)的支持选项;如果AP不需要发声，则不要声音(sound)的支持。去掉所有的字符设备(character device)等。
在去除的同时 要根据AP应用软件及一些特定功能的要求，在内核中留下对需要驱动的支持。例如：要保留对网络的支持，保留对TCP/IP协议的支持，保留PPP(点对点协议)特定功能的支持。
配置完成后，重新编译内核，然后修改Linux系统引导器Iilo的配置文件井最后以新编译的核作为启动内核。
(2)缩小Llnux的文件系统
嵌入式Linux本身是一种操作系统，它的主要任务是管理计算机的系统资源，为用户提供使用计算机及外部设备的接口，因此在对Linux进行大幅度删减缩小的同时，也保留了一些基本的命令和目录。这些保留的命令和目录大致可以分成三类：一类是Linux操作系统启动所需要的，另一类是为了完成一些系统功能的，最后一类是使AP能够正常工作的。
完成裁减工作后重启，若Linux能够正常启动运行，表明初步的Linux操作系统已构架成功，这样就要完成AP在此上面的实现。AP是以运行脚本命令pcmcia将AP驱动程序中已经编好的目标文件(.o文件)作为模块加载到系统中启动的，Linux提供了depmod、insmod、rmmod以及其它一些命令来保证适当的模块以正确的顺序加载。同时，AP启动时还要读取配置文件，所谓配置文件就是方便用户修改相应的参数，如AP的SSID，AP的信道号等所编制的简单脚本文件。这些配置文件通知AP驱动程序相关参数的设置。有了这些文件后，AP就能正常启动了。另外，AP的目标文件在AP关闭后自动卸载掉。
最终实现的AP嵌入式Linux操作系统大概由以下几个目录组成。
◇/bin: 包含用户的使用命令，如cp、Is、rm等,可根据情况对原系统的命令进行删减。
◇/boot：包含一些压缩的内核映像和启动必备的文件。
◇/dev包含系统所需要的设备文件，是Linux设备输出，输入所需要的，可以用命令mknod或是makedev来产生。
◇/etc：包含系统所需要的配置文件。
◇/lib包含执行命令所需要的共享库，命令ldd可以告诉哪些库可以动态连接在某一个执行命令上，这样可以将需要的库拷入。
◇/mnt:此目录一般为空。
◇/proc：是个空目录，启动时内核将系统启动状态文件放人此目录中，是proc文件系统所需要的目录。
◇/sbin：包含系统命令，如init、getty、reboot等，有 些命令会影响整个系统。
◇/var：包含AP启动时的一些日志文件。
◇/usr：放入另外一些必要的命令，在目录/ust/sbin及/usr/bin中。
根据具体的情况进行具体的删减，最终在4MB存储容量的巅入式Linux操作系统中完成对无线接入点AP的使用。

结语
在嵌入式Linux操作系统上实现基于MPC852T的无线接入点AP的系统设计，充分发挥了MPC852T的强大控制能力和通信能力，以及Linux操作系统资源调度能力和实时性的特性，使AP具有较高的转发速率，满足了用户的需求，而且构成了一个结构清晰、模块化、易实现、易使用的嵌入式系统。