SOHO路由器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：利用ucLinux對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持，提出了一種利用ucLinux來(lái)構(gòu)建基于ARM9 CPU的SOHO路由器的設(shè)計(jì)思想。該方案的硬件平臺(tái)核心采用美國(guó)MARVELL公司生產(chǎn)的88E6218微處理器芯片。文中詳細(xì)描述了SOHO路由器的軟、硬件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)流程。

關(guān)鍵詞：SOHO路由器；ucLinux；ARM9；以太網(wǎng)

O 引言

作為互聯(lián)網(wǎng)的核心設(shè)備，路由器市場(chǎng)也越來(lái)越廣闊。網(wǎng)絡(luò)向家庭和辦公室的不斷普及，帶動(dòng)了小型路由器(即SOHO路由器)的需求。現(xiàn)在，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了大量面向SOHO的網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)品。其中ARM9系列微處理器以性能優(yōu)越、價(jià)格低廉且技術(shù)成熟而成為目前路由器配置的首選。本文以ARM9核心芯片結(jié)合uclinux操作系統(tǒng)開發(fā)模式，詳細(xì)介紹了一種SOHO路由器的設(shè)計(jì)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

1 SOH0路由器設(shè)計(jì)思路

路南器是一種嵌入式設(shè)備，它離不開硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)的支持，對(duì)其開發(fā)一般可以理解成三層模型：硬件設(shè)備、操作系統(tǒng)以及運(yùn)行操作系統(tǒng)之上的應(yīng)用程序。硬件設(shè)備主要由微處理器和圍繞微處理器芯片的元件電路組成，它是設(shè)備功能實(shí)現(xiàn)的硬件基礎(chǔ)；中間層就是操作系統(tǒng)，它可連接硬件部分和應(yīng)用程序，操作系統(tǒng)既要完成對(duì)底層硬件的基本操作，又應(yīng)為應(yīng)用程序提供運(yùn)行環(huán)境支持；操作系統(tǒng)之上就是應(yīng)用程序，是負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)針對(duì)性應(yīng)用的程序代碼，對(duì)應(yīng)于路由器的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和通信協(xié)議等功能模塊。

2 硬件實(shí)現(xiàn)

SOH0路由器的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中的核心是一顆美國(guó)MARVELL公司生產(chǎn)的88E6218高性能16／32位微處理器。該芯片是專門為SOHO路由器和以太網(wǎng)交換機(jī)而設(shè)計(jì)的，相對(duì)于目前市場(chǎng)上的網(wǎng)絡(luò)通信處理器。88E6218具有性能高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。此外，該處理器還帶有DSP指令擴(kuò)展的ARM946E高性能CPU核，其工作頻率達(dá)133／150 MHz，采用16／32位RISC體系，帶有8 KB指令CACHE、8 KB數(shù)據(jù)CACHE和8 KB數(shù)據(jù)RAM，可支持uclinux和Vxwork操作系統(tǒng)內(nèi)存管理，而且內(nèi)置32位ARM指令系統(tǒng)和16位指令集。

88E6218具有集成的以太網(wǎng)接口和交換功能，它內(nèi)部帶有一個(gè)UNIMAC結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)基于QOS機(jī)制的快速以太網(wǎng)交換功能。其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。88E6218芯片具有5個(gè)支持IEEE802．3的自適應(yīng)以太網(wǎng)接口和MAC地址端口，其中包括4個(gè)10／100BASE-TX的LAN端口和1個(gè)10／100BA-SE-TX或者100BASE-FX可選擇模式的WAN端口。這些端口可支持802模式的各種路由的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，也支持10／100 Mbps二種傳輸速率以及全／半雙工傳輸功能。每個(gè)端口都有CRC效驗(yàn)、判斷、轉(zhuǎn)移功能，并具有片上數(shù)據(jù)包緩沖存儲(chǔ)器，且符合IEEE 802．3ab，802．3x，802．p，802．-1Q標(biāo)準(zhǔn)的管理功能。此外，該器件還具有IEEE 802．1p流量?jī)?yōu)先權(quán)序列能力，可提供IEEE 802．1Q VALN功能且能夠無(wú)阻塞交換。

88E6218芯片內(nèi)的外圍功能模塊包括SDRAM／FLASH的控制器、JTAG接口、可編程通用I／O口、UART串口接口、中斷控制器、存儲(chǔ)控制器與及電源調(diào)整引腳等。另外，88E6218還有一個(gè)重要特點(diǎn)就是提供有PHY LED燈的控制器，可以用來(lái)指示端口收發(fā)器是否連接、接收、發(fā)送、全雙工等各種工作狀態(tài)，以通過(guò)LED顯示判斷網(wǎng)絡(luò)的連接狀態(tài)。