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MPC860在七號(hào)信令網(wǎng)關(guān)中的應(yīng)用
摘要：介紹了PowerPC MPC860的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、主要功能和性能特性，描述了它在七號(hào)信令網(wǎng)關(guān)中的應(yīng)用，突出了其良好的性能及在七號(hào)信令網(wǎng)關(guān)中的重要地位。1 MPC860介紹
PMC860是Motorola PowerPC系列CPU芯片主導(dǎo)產(chǎn)品，是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信及控制領(lǐng)域使用較多、性能相當(dāng)優(yōu)越的嵌入式微處理器，內(nèi)部集成了微處理器和一些通信領(lǐng)域的常用外圍設(shè)備控制組件。MPC860相對(duì)先前的68K系列，性能和功能都有了大幅提高，CPU處理速度更快，通信處理能力強(qiáng)大。
MPC860結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
由圖1可以看出，MPC860主要可分為三部分：PowerPC處理器核、系統(tǒng)接口單元（SIU）和通信處理模塊（CPM）。
嵌入式PowerPC內(nèi)核是主要的核心處理機(jī)單元，采用USIA(User Instruction Set Architecture)結(jié)構(gòu)和全靜態(tài)設(shè)計(jì)，擁有整形單元IU（Integer Unit）和加載/存儲(chǔ)單元LSU(Load/Store Unit)，支持32位內(nèi)/外部總線接口。它包括4KB數(shù)據(jù)和指令高速緩存；集成有存儲(chǔ)管理單元MMU；在50MHz時(shí)鐘輸入時(shí)擁有66MIPS的指令處理速度。
系統(tǒng)接口單元主要包括存儲(chǔ)控制、總線監(jiān)視、中斷控制、軟件看門(mén)狗、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、復(fù)位控制、總線仲裁和JTAC調(diào)試等功能模塊。在32位系統(tǒng)總線下存儲(chǔ)控制器支持動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)總線寬度，可以分別支持8、16和32位外設(shè)或存儲(chǔ)設(shè)備。
通信處理機(jī)模塊主要包括RISC處理器、四個(gè)串行通信控制器（SCC）、兩個(gè)串行管理控制器（SMC）、一個(gè)串行外圍接口電路（SPI）、一個(gè)I2C(Inter-Integrated Circuit)接口、5KB雙端口RAM、三個(gè)并行I/O端口、四個(gè)獨(dú)立的波特率發(fā)生器以及16位支持SCC、SMC、SPI和I2C的串行DMA通道。SCC可支持以太網(wǎng)、HDLC/SDLC、HDLC總線、AppleTalk、7號(hào)信令系統(tǒng)、UART、BISYNC、透明傳輸、支持PPP的異步HDLC等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議；SMC則可支持UART和透明傳輸?shù)饶Ｊ健PM在幾個(gè)不同的通信組件如SCC和SMC上可以同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，所有的通信組件可以獨(dú)立地工作。SCC和SMC的物理接口由串行接口SI(Serial Interface)實(shí)現(xiàn)，SI允許SCC和SMC有兩種外部連接方式：時(shí)分復(fù)用（TDM）接口引腳和非時(shí)分復(fù)用串行接口（NMSI）時(shí)的專(zhuān)用引腳。時(shí)分復(fù)用接口由MPC860的TDM引腳和時(shí)隙分配器（TSA）實(shí)現(xiàn)。MPC860提供兩個(gè)TDM接口（TDMa、TDMb），用戶(hù)可以通過(guò)編程TSA來(lái)實(shí)現(xiàn)TDM和SCC、SMC之間的數(shù)據(jù)路由。每個(gè)通信設(shè)備都有獨(dú)立的DMA控制器，32位RISC控制這16個(gè)串行DMA在通信設(shè)備與雙端口RAM或外部SDRAM之間傳送數(shù)據(jù)。接收數(shù)據(jù)時(shí)，串行DMA從通信設(shè)備接收數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)存入雙端口RAM或外部SDRAM中；發(fā)送時(shí)順序相反，串行DMA從雙端口RAM或外部SDRAM中讀取數(shù)據(jù)，由通信設(shè)備完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。
MPC860采用雙處理器結(jié)構(gòu)，內(nèi)部集成PowerPC Processor和CPM RISC Processor。PowerPC執(zhí)行高層代碼，完成對(duì)外設(shè)的配置；RISC用來(lái)處理通信控制中的底層通信任務(wù)。兩個(gè)處理器通過(guò)內(nèi)部的5KB雙端口RAM相互配合工作。在該存儲(chǔ)區(qū)，每個(gè)處理器都可以根據(jù)運(yùn)行情況獨(dú)立設(shè)置控制位、讀取狀態(tài)位。由于CPM分擔(dān)了嵌入式PowerPC的外圍工作任務(wù)，減少了PowerPC對(duì)底層通信任務(wù)的干預(yù)，因而提高了PowerPC的工作效率。
由于通信處理模塊中各通信控制器支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議再加上PowerPC較快的處理速度，MPC860在許多領(lǐng)域得到了大量的應(yīng)用，尤其適用于寬帶接入設(shè)備如路由器、接入集線器、LAN/WAN交換機(jī)、PBX系統(tǒng)和STM網(wǎng)關(guān)等設(shè)計(jì)。
2 七層信令系統(tǒng)
七號(hào)信令系統(tǒng)是數(shù)字通信網(wǎng)中采用最多的公共信道信號(hào)技術(shù)，它由消息傳遞部分（MTP）和用戶(hù)部分(UP)組成。消息傳遞部分又可分為信令數(shù)據(jù)鏈路、信令鏈咱和信令網(wǎng)三部分，即通常所稱(chēng)的MTP1、MTP2和MTP3；用戶(hù)部分則可分為電話用戶(hù)部分（TUP）、數(shù)據(jù)用戶(hù)部分（DUP）和ISDN用戶(hù)部分（ISDN-UP）。其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
信令數(shù)據(jù)鏈路（MTP1）是指信令傳遞的物理介質(zhì)，主要定義了信令數(shù)據(jù)鏈路的物理、電氣和功能特性，規(guī)定與數(shù)據(jù)鏈路的連接方式，為信令鏈路提供信息載體。信令鏈路（MTP2）規(guī)定信令消息在信令數(shù)據(jù)鏈路上傳遞的功能和程序，與信令數(shù)據(jù)鏈路一起為兩點(diǎn)間信令傳遞提供可靠的功能和程序，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)消息路由、消息識(shí)別、消息分配以及信令業(yè)務(wù)量管理、信令鏈路管理和信令路由管理等功能。
隨著七號(hào)信令的普及，七號(hào)信令的業(yè)務(wù)量不斷增加，特別是在移動(dòng)信令網(wǎng)上，原有64kbps信令鏈路已經(jīng)不能完全適應(yīng)業(yè)務(wù)量增長(zhǎng)的需求，對(duì)2Mbps高速信令鏈路的需求日益迫切。在下面的設(shè)計(jì)中，同時(shí)提供了64kbps和2Mbps兩種迫令鏈路，以滿足不同業(yè)務(wù)的需求。
3 七號(hào)信令處理子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
七號(hào)信令處理子系統(tǒng)是七號(hào)信令網(wǎng)關(guān)的一部分，主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)MTP中一、二級(jí)功能，同時(shí)為二、三級(jí)提供可靠的數(shù)據(jù)通路。
3.1 硬件組成
七號(hào)信令處理子系統(tǒng)的硬
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