當(dāng)前位置:首頁 > 嵌入式 > 嵌入式軟件
[導(dǎo)讀]一種可遠(yuǎn)程網(wǎng)管的光纖收發(fā)器的設(shè)計

摘要:針對目前網(wǎng)管光纖收發(fā)器網(wǎng)管模式比較單一,且網(wǎng)絡(luò)管理功能不完善,存在穩(wěn)定性較差、價格偏高等問題,提出了一種以LPC2210嵌入式處理器和IP113S光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片為核心,以嵌入式多任務(wù)探作系統(tǒng)μCLinux為操作平臺的新型可網(wǎng)管機(jī)架式光纖收發(fā)器。該系統(tǒng)硬件主要包括光電轉(zhuǎn)換、網(wǎng)管控制和電源等三大部分,而系統(tǒng)軟件支持多種網(wǎng)絡(luò)管理模式。實驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)設(shè)計達(dá)到預(yù)期目標(biāo),與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比,該系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到明顯地提高,管理功能能夠?qū)崟r監(jiān)控系統(tǒng),適用于電信級業(yè)務(wù)應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:BOA;嵌入式;網(wǎng)絡(luò)管理;光纖收發(fā)器

    隨著信息化建設(shè)的突飛猛進(jìn),人們對于數(shù)據(jù)、語音、圖像等多媒體通信的需求日益增加,以太網(wǎng)寬帶接入方式被提到重要位置。但是傳統(tǒng)的5類線電纜只能將以太網(wǎng)電信號傳輸100 m,在傳輸距離和覆蓋范圍方面已不能適應(yīng)實際網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的需要。與此同時,光纖通信以其信息容量大、保密性好、重量輕、體積小、無中繼、傳輸距離長等優(yōu)點得到了廣泛應(yīng)用,光纖收發(fā)器是利用了光纖這一高速傳播介質(zhì)很好地解決了以太網(wǎng)在傳輸方面的問題?,F(xiàn)在市場上廣泛應(yīng)用的光纖收發(fā)器其結(jié)構(gòu)一般分成獨立式和機(jī)架式,支持速率為10/100/1000 Mb/s。電信級業(yè)務(wù)中為了管理和布線方便多采用機(jī)架式光纖收發(fā)器,支持多塊業(yè)務(wù)卡同時工作,但是也存在著很多問題,如需要安裝特定客戶端軟件,不能遠(yuǎn)距離控制等。針對這些問題該系統(tǒng)采用基于Web技術(shù)的B/S模式和基于GUI的C/S模式的液晶顯示,使用通用的瀏覽器登錄系統(tǒng),無需安裝應(yīng)用軟件,就可以把采集到的數(shù)據(jù)以動態(tài)網(wǎng)頁的形式在瀏覽器上顯示并且在液晶顯示屏上顯示數(shù)據(jù),做到本地和遠(yuǎn)端都能有效地監(jiān)控。該系統(tǒng)還支持RFP功能,這樣在發(fā)生故障時數(shù)據(jù)包不會沿著已經(jīng)發(fā)生故障的線路繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù),造成大量丟包。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計
    該系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式結(jié)構(gòu),便于網(wǎng)管模塊對各個光電轉(zhuǎn)換模塊統(tǒng)一管理和供電。系統(tǒng)主要可分為光電轉(zhuǎn)換電路、網(wǎng)管控制電路、溫度檢測電路、液晶顯示電路和供電電源電路設(shè)計,系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。


    光電轉(zhuǎn)換電路主要功能是將適合在電纜中傳輸?shù)碾娦盘栟D(zhuǎn)換成在光纖中傳輸?shù)墓庑盘枺痪W(wǎng)管控制電路主要功能是PC機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制光電轉(zhuǎn)換部分,即一個網(wǎng)管模塊控制多個光電轉(zhuǎn)換模塊;液晶顯示電路主要功能是把數(shù)據(jù)實時在液晶屏上顯示,以便進(jìn)行本地監(jiān)控;供電電源電路主要為所有的光電轉(zhuǎn)換電路和網(wǎng)絡(luò)控制電路提供必要的電源。

[!--empirenews.page--]

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1 光電轉(zhuǎn)換電路
    本方案采用IP113S光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片為核心,硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。IP113S是一款單芯片快速以太網(wǎng)媒體轉(zhuǎn)換器,包含3端口10/100 Mb /s物理層收發(fā)器、3個完整的MAC單元(帶有1個二層交換器)以及緩存的高性能以太網(wǎng)快速交換電路,支持10Base-TX、100Base-TX和100Base-FX,支持10 M/100 M和全雙工/半雙工自適應(yīng)功能,16 KBx32的SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器)緩沖區(qū),其帶寬可達(dá)1 Gb/s,具有低功耗、功能齊全和易于調(diào)試等特點。光電轉(zhuǎn)換部分所有狀態(tài)信息以及控制工作方式都是通過對IP113S內(nèi)部的128個寄存器的讀寫操作完成的。本方案選用了CPUC/CPUIO方式,把光電轉(zhuǎn)換部分上的IP113S作為從設(shè)備,網(wǎng)管控制部分上的LPC2210作為主設(shè)備,使網(wǎng)管控制部分可以通過CPU接口監(jiān)控光電轉(zhuǎn)換部分。另外可以根據(jù)需要擴(kuò)展多個光電轉(zhuǎn)換部分,與遠(yuǎn)程的上位機(jī)進(jìn)行通信。


2.2 網(wǎng)管控制電路
    網(wǎng)管控制電路部分包括ARM最小系統(tǒng),以太網(wǎng)接口電路,鍵盤、LCD接口電路和溫度檢測電路,其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。采用LPC2210處理器進(jìn)行控制,該處理器是NXP公司16/32位144引腳ARM7TDMI-S微控制器,支持實時仿真和嵌入式跟蹤的處理器,資源豐富,應(yīng)用廣泛。復(fù)位電路使用了帶I2C存儲器的監(jiān)控芯片CAT1025JI-30,復(fù)位門檻電壓3.0~3.15 V,提高了系統(tǒng)的可靠性。該處理器片內(nèi)只有16 KB片內(nèi)靜態(tài)RAM,需要擴(kuò)展RAM,本系統(tǒng)擴(kuò)展了8 MB的PSRAM(MT45W4MW16)作為程序的運(yùn)行空間。該控制器沒有片內(nèi)Flash,因此需要外部擴(kuò)展存儲器,本系統(tǒng)所擴(kuò)展的存儲器有2 MB的NOR Flash(SST39VFl60),用來存儲引導(dǎo)程序,系統(tǒng)啟動時引導(dǎo)內(nèi)核和文件系統(tǒng)。16MB的NAND Flash(K9F2808-UOC),用來存儲μCLinux內(nèi)核,文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序。采用了2.2英寸的TFT6758液晶模塊,其工作電壓為3.3 V,與整個系統(tǒng)的供電相同,便于供電。為了得到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率,采用16位總線接口。溫度檢測電路以溫度傳感器LM75為核心,通過I2C接口和LPC2210連接。LM75可測量的溫度為-55~125℃,工作電壓為3.3~5.5 V,可以將溫度直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字值,通過微控制器直接讀取,使用方便。


    在電子裝置中,可靠的電源電路設(shè)計關(guān)系到整個系統(tǒng)的正常工作,所以為了保證本控制單元可靠工作,在設(shè)計中采用2組電源冗余工作方式,只要有一路電源能正常工作,整個系統(tǒng)就能正常工作。[!--empirenews.page--]

3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1 構(gòu)建嵌入式軟件平臺
    本方案采用源代碼開放的μCLinux內(nèi)核作為操作系統(tǒng)。μCLinux是一個GNU的項目,代碼完全開放,是專門應(yīng)用于沒有MMU的CPU。μCLinux內(nèi)核的二進(jìn)制代碼和源代碼都經(jīng)過了重新編寫,以緊縮和裁剪基本的代碼,這就使得μCLinux的內(nèi)核同標(biāo)準(zhǔn)的Linux內(nèi)核相比非常之小,但是它仍保持了Linux操作系統(tǒng)的主要的優(yōu)點,如穩(wěn)定性、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能和出色的文件系統(tǒng)支持等。μClinux只包含Linux常用的API、小于512 KB的內(nèi)核和相關(guān)的工具,操作系統(tǒng)所有的代碼加起來小于900 KB,而且μCLinux有一個完整的TCP協(xié)議棧,同時對其他許多的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都提供支持,這些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都在μCLinux上得到了很好的實現(xiàn)。軟件的開發(fā)環(huán)境是標(biāo)準(zhǔn)的交叉開發(fā)環(huán)境,包括主機(jī)和目標(biāo)機(jī)2部分,主機(jī)為一臺運(yùn)行Redhat Linux9.0的PC機(jī),目標(biāo)機(jī)為網(wǎng)管控制部分。
3.2 主控程序設(shè)計
    主控程序?qū)崿F(xiàn)了網(wǎng)管部分對光電轉(zhuǎn)換部分上IP113S寄存器的可讀/寫功能,從而使網(wǎng)管可以實時監(jiān)控各光電轉(zhuǎn)換部分的工作。本方案把監(jiān)控程序?qū)懭隒GI程序中,更好地實現(xiàn)其功能。信息采集程序負(fù)責(zé)采集每塊光電卡的狀態(tài)信息,其主要任務(wù)是根據(jù)客戶的命令輪詢機(jī)架上的光電卡,通過光電卡上的光電介質(zhì)轉(zhuǎn)換芯片IP113S來獲取各寄存器的信息??刂瞥绦蛑饕δ苁强蛻舭芽刂茢?shù)據(jù)寫入IP113S的寄存器中,從而控制光電卡的一些狀態(tài),比如用于設(shè)置光電轉(zhuǎn)換部分的工作模式,實現(xiàn)光纖收發(fā)的遠(yuǎn)程管理,包括:遠(yuǎn)端卡信息查詢、設(shè)置、通路檢測和流量限速等,其監(jiān)控系統(tǒng)的主程序流程圖如圖4所示。


3.3 液晶顯示程序
    當(dāng)網(wǎng)絡(luò)控制模塊取得光纖收發(fā)模塊、機(jī)箱溫度等數(shù)據(jù)時,需要在本地實時地在液晶顯示屏上顯示,做到實時監(jiān)控。目前市場上成熟的GUI有很多,但它們均存在一些不足,嵌入式GUI要求小型化、占用資源少、反應(yīng)快捷、可靠性高、成本低,這里在設(shè)計時GUI系統(tǒng)時充分考慮了這些要求,采用了線程消息機(jī)制。該GUI體系主要采用C/S多線程的體系結(jié)構(gòu),在系統(tǒng)中服務(wù)器線程主要實現(xiàn)對輸入設(shè)備(鍵盤和觸摸屏)事件的獲取,而客戶端線程主要完成對事件的響應(yīng),包括輸出設(shè)備的控制。在該微型可配置GUI體系結(jié)構(gòu)中,主要分為輸入抽象層、圖形抽象層、消息相應(yīng)層、圖形設(shè)備接口層、控件層等。該系統(tǒng)具有良好的層次性,并且開放了底層的圖形設(shè)備接口層,使用戶能根據(jù)自己需要簡單自由配置,在控件層定義了統(tǒng)一的控件結(jié)構(gòu)體,使用戶對控件的管理更直觀便捷。

[!--empirenews.page--]
3.4 Web網(wǎng)絡(luò)管理
3.4.1 BOA服務(wù)器
    本系統(tǒng)采用瘦服務(wù)器-胖客戶端的模式,使用C語言實現(xiàn)一個簡化的HTTP機(jī)制,設(shè)計高效精簡的Web服務(wù)器。嵌入式Web服務(wù)器不同于一般的服務(wù)器,考慮到系統(tǒng)的資源有限,因此設(shè)計具有很強(qiáng)的針對性。本文采用BOA+CGI技術(shù),通過編寫CGI外部擴(kuò)展程序,實現(xiàn)Web技術(shù)。可以將獲?。O(shè)置系統(tǒng)的信息和光電轉(zhuǎn)換部分的狀態(tài)信息發(fā)給客戶端。BOA的執(zhí)行流程圖如圖5所示。


3.4.2 CGI程序設(shè)計
    CGI(Common Gateway Interface)是外部應(yīng)用擴(kuò)展程序與WWW服務(wù)器交互的一個標(biāo)準(zhǔn)接口,其流程圖如圖6所示。CGI程序通過Web服務(wù)器的調(diào)用實現(xiàn)與Web瀏覽器的交互,Web服務(wù)器將Web瀏覽器發(fā)送來的信息傳送給CGI程序,由CGI程序進(jìn)行處理,CGI程序在處理完后將響應(yīng)結(jié)果再回送給Web服務(wù)器,然后再由Web服務(wù)器發(fā)送到Web瀏覽器。如果需要調(diào)用其他外部應(yīng)用,如數(shù)據(jù)庫服務(wù)等,均由CGI程序去與外部應(yīng)用進(jìn)行交互。本方案模塊中涉及到的Web頁面通過Deamweaver8來設(shè)計完成,如:login.htm、relogin.htm、menu.htm等。

4 結(jié)論
    針對目前網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心不能實時,有效地對光纖收發(fā)器的狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的問題,采用基于32位ARM7處理器的在線檢測系統(tǒng),經(jīng)軟硬件聯(lián)調(diào),實驗表明,該系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期要求,具有界面友好、操作方便、多功能等特點,并充分結(jié)合了B/S模式與C/S模式的優(yōu)點,具有較大的社會價值,比較適用于電信級的應(yīng)用。但是該系統(tǒng)還有很多的不足,需要在功能、效率以及穩(wěn)定性上改進(jìn),如增加對數(shù)據(jù)庫的支持、多進(jìn)程的支持、實時性支持等。
 

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點,本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫毥谦F公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點: 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉