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ATM交换机中心控制单元的设计与实现

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1　概述
ATM交换机的功能其中中心控制单元是整个交换机的控制指挥中心，网管代理和维护终端通过本单元对ATM交换机进行治理和维护，各个业务板通过本单元进行汇总、上报，另外ATM交换软件的核心部分----信令软件包括用户到网络信令和网络到网络信令（即UNI/NNI信令）都将放在中心控制单元的硬件上运行 。本文主要探讨中心控制单元的硬件设计与实现 。
中心控制单元为网管代理提供符合IEEE802.3的协议的10BASE-T以太网接口，为维护终端提供符合RS232C标准的串行接口，与各个业务单元之间采用HDLC接口，与交换单元采用交换矩阵接口 。由于信令软件、操作系统等都要加载到中心控制单元的硬件上，并且信令信息要进行AAL5适配，所以要求硬件提供足够大的程序存储空间与数据存储空间，并且CPU的处理能力足够高 。为此，我们选择了美国Motorola公司生产的MPC860SAR芯片 。
MPC860SAR芯片是一种功能强大的通信处理芯片，不仅可以实现以太网协议、HDLC协议、UART等多种协议的处理，还可以实现SAR的功能 。MPC860SAR产生的ATM信元先到达路由及业务治理模块，在路由及业务治理模块确定交换路由并排队缓存，之后才到达交换矩阵进行交换 。只是由于MPC860SAR与路由及业务治理模块之间的接口不匹配，需要设计接口转换电路 。
2　中心控制单元完成的功能
*接收网管代理的信息，发送至业务单元，并且将业务单元的数据上报网管代理；
*接收维护终端的信息，发送至各个业务单元，并且将各业务单元的状态等信息汇总、上报给维护终端；
*完成SAAL（Singling ATM adapt layer，信令ATM适配层）的CP（公共部分），即对高层产生的信令信息进行AAL5适配，经UTOPIA接口将ATM信元发送到路由及业务治理模块，然后再送至交换单元 。
3　中心控制单元的设计与实现
3.1工作原理及模块间功能描述
中心控制单元由CPU模块、通信处理模块和路由及业务治理模块组成 。正常工作状态下，CPU模块只是控制是否答应某项通信协议的接收、发送，并不直接参与具体通信协议的处理 。具体通信协议的处理、协议数据的接收、发送都是由通信处理模块独立完成的 。
CPU模块对通信处理模块的控制是通过一个命令寄存器进行的，它们之间的数据交换是通过双端口RAM进行的 。
通信处理模块中的ATM业务模块即SAR模块的信息通过路由及业务治理模块后到达交换矩阵进行交换 。通信处理模块提供ATM侧的收发复用的8bit宽的Utopia接口，而路由及业务治理模块提供ATM侧的16bit宽的Utopia接口，两者不能直接相连，两个模块之间需要进行Utopia接口转换，转换电路采用CPLD实现 。
路由及业务治理模块作为CPU的一个外部设备，与CPU模块之间通过CPU模块之间通过CPU的外部数据总线、地址总线及控制总线相连 。由于路由及业务治理模块的CPU模块提供分开的外部数据总线和地址总线，两模块之间需要进行总线接口转换，转换电路采用EPLD实现 。
3.2模块内部的功能描述
（1）CPU模块
CPU模块包括CPU核、32bit宽数据存储器（SDRAM）、32bit宽程序存储器（FLASH）和CPU的硬件复位配置电路 。其中CPU核采用32-bit PowerPC结构，内含指令单元和指令执行单元，是用户程序的执行；SDRAM用于存储在程序执行过程中产生或需要的数据；FLASH用于存储用户所编制的程序，与EPROM器件相比突出的优点是使系统具有在线编程能力有灵活的块锁存而起到保护作用；硬件复位配置电路用于在硬件复位时对CPU的某些参数及复用管脚进行设置 。
（2）通信处理模块
通信处理模块包含异步串行通信（UART）处理模块、以太网（Ethernet）处理模块、HDLC通信处理模块和AAL5的SAR（ATM信元的分段与重组）功能模块等 。其中UART处理模块用于处理维护终端的信息；Ethernet处理模块用于处理满足IEEE802.3协议的网管代理的信息；HDLC通信处理模块有两种：一种用于中心控制单元和各业务板之间的通信，另一种用于主备中心控制单元之间的通信；SAR功能模块用来实现支持AAL5协议的SAR功能及部分ATM层功能 。下面将分别对各功能模块进行简要介绍：

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