與傳統(tǒng)的PC架構(gòu)硬件防火墻卡相比，利用MPC860實(shí)現(xiàn)的硬件防火墻在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、體積、功耗、成本以及應(yīng)用上具有很大的優(yōu)勢(shì)。本文介紹的利用MPC860開發(fā)的硬件防火墻設(shè)計(jì)方案，不僅充分利用了MPC860的功能，并且在實(shí)現(xiàn)上所采用的設(shè)計(jì)思路可以很容易地應(yīng)用到其他嵌入式開發(fā)中。
本方案所使用的器件大部分是嵌入式開發(fā)中最經(jīng)常使用的器件，所有的器件都具有一定的通用性，稍加改動(dòng)即可應(yīng)用到其他設(shè)計(jì)中。并且在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上能很容易地開發(fā)出適用于其他方面的網(wǎng)絡(luò)控制及通信系統(tǒng)。
1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及工作原理
1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
整個(gè)系統(tǒng)由核心板底板組成，核心板主要包括：核心CPU（MPC860）、Flash存儲(chǔ)器、SDRAM存儲(chǔ)器、標(biāo)準(zhǔn)的SODIMM接口、電源監(jiān)控及復(fù)位電路、時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)電路以及與底板相連的連接器。底板主要包括：100M網(wǎng)絡(luò)接口電路、10M網(wǎng)絡(luò)接口電路、BDM調(diào)試接口電路、系統(tǒng)供電電路、實(shí)現(xiàn)控制和監(jiān)控功能的RS232接口電路和與核心板相連的連接器。方案設(shè)計(jì)中將整個(gè)系統(tǒng)分為核心板和底板兩部分，分別設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，既降低了整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)難度又使系統(tǒng)易于維護(hù)、繞行電感升級(jí)和和擴(kuò)展。
1.2 系統(tǒng)的功能框圖及工作原理
核心板的功能框圖如圖1所示。系統(tǒng)上電后，核心板通過連接器將電源從底板引上來。電源監(jiān)控及復(fù)位電路開始工作，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。在復(fù)位信號(hào)產(chǎn)生后，核心板的核心CPU（MPC860）開始啟動(dòng)。此時(shí)MPC860開始讀取數(shù)據(jù)線（D0～D15）上的值，并通過讀出的設(shè)置值來初始化CPU，主要包括存儲(chǔ)器初始化、中斷向量初始化、調(diào)試寄存器初始化等。當(dāng)所有的硬件環(huán)境(主要指CPU中所有與操作系統(tǒng)相關(guān)的一些特殊功能寄存器，如SRR0、SRR1、CR等）初始村田電感化完畢后。系統(tǒng)會(huì)將控制權(quán)交給存儲(chǔ)在Flash中的操作系統(tǒng)(如Linux、vxWorks等)，通過操作系統(tǒng)管理系統(tǒng)中的所有硬件及任務(wù)。通過操作系統(tǒng)的調(diào)度來實(shí)現(xiàn)核心板管理、控制底板，并通過底板的硬件實(shí)現(xiàn)硬件防火墻的路由、網(wǎng)關(guān)及內(nèi)容模壓電感過濾等功能。

此外為提高核心板的適用范圍，在核心板上增加了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的SODIMM插槽和總線復(fù)用電路，SODIMM插槽可通過跳線支持16MB、32MB、64MB及128MB內(nèi)存。總線復(fù)用電路支持外部總線仲裁（即在同一系統(tǒng)中可以將多塊核心板加在同一總線上而不會(huì)產(chǎn)生沖突），本核心板可以不加任何改功率差模電感電感器動(dòng)即可用于其他系統(tǒng)中，包括多個(gè)核心板用于同一個(gè)系統(tǒng)^[1][2]。
底板的功能框圖如圖2所示。當(dāng)操作系統(tǒng)完全接管系統(tǒng)（包括對(duì)核心板底板所有硬件的管理）后，由操作系統(tǒng)發(fā)起任務(wù)控制底板上的資源，從而實(shí)現(xiàn)硬件防火墻的功能，包括路由功能、網(wǎng)關(guān)功能和內(nèi)容過濾的功能。同時(shí)連接器將核心板所有的引腳引出用于擴(kuò)展設(shè)計(jì)。這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行局部更新或設(shè)計(jì)時(shí)，只要更改底板的設(shè)計(jì)即可，并極大降低了開發(fā)難度，同時(shí)也提高了本系統(tǒng)復(fù)用率。

2 關(guān)鍵器件和關(guān)鍵技術(shù)
2.1 系統(tǒng)核心CPU MPC860
MPC860是由基于Motorola的MC68360嵌入式通信控制器演變而來的。PowerPCTM結(jié)構(gòu)處理器由三個(gè)模塊組成，即PowerPC^TM內(nèi)核、系統(tǒng)接口單元(SIU)及通信處理器模塊(CPM)。這三個(gè)模塊均采用32位內(nèi)部總線。MPC860的主處理器是32位的PowerPC^TM內(nèi)核，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)存管理（MMU）以及指令與數(shù)據(jù)的緩存；MPC860的系統(tǒng)接口單元中，存儲(chǔ)器控制單元可支持多種高性能的存儲(chǔ)器，包括SDRAM和Flash，還增加了PCMCIA控制器及實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路。MPC860采用了類似于MC68360的通信處理器模塊（CPM），并增加了I2C通道。MPC860的CPM贈(zèng)加了DSP功能。詳細(xì)介紹見參考文獻(xiàn)[1][4]。
LXT972是Intel公司推出的符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)的快速網(wǎng)絡(luò)物理收發(fā)器驅(qū)動(dòng)芯片。適合于在100BASE-TX和10BASE-T標(biāo)準(zhǔn)的介質(zhì)連接中應(yīng)用。除此之外，它還提供一種非常易于應(yīng)用在10/100M介質(zhì)訪問控制器(MACs)的獨(dú)立介質(zhì)獨(dú)立接口（MII）。詳細(xì)介紹見參考文獻(xiàn)[2]。
LXT905是Intel公司生產(chǎn)的一款低電壓通用10Base-T收發(fā)器，適合于IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)的物理層應(yīng)用。LXT905的功能包括曼徹思特編碼/解碼，接收器壓制和發(fā)送脈沖波形休整、模糊識(shí)別、連接完整性測(cè)試和反極性探測(cè)和校正。LXT905驅(qū)動(dòng)10Base-T雙絞線僅用單一3.3V或者5V供電的隔離變壓器。詳細(xì)介紹見參考文獻(xiàn)[3]。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠

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