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科研级开发系统

多路高速交换综合开发系统

文字:[大][中][小] 2015-3-2    浏览次数:910    


      

      多路高速交换综合开发系统,是由上海皮赛电子有限公司研发、设计与生产的旨在向科研院所及高校实验室里的网络研究人员提供了一个低成本可重用的基于CentOS(Linux)系统的网络设计和路由器设计的科研级综合开发系统。该系统配备了多个演示程序,主要包括:IPv4路由器的设计、以太网交换机的设计和四端口的网卡设计等,网络研究人员通过参考这些演示程序,再结合自己独特的网络研究课题,可以在该综合开发系统上二次开发出自己所研究的独特的网络原型样机,比如:先进的网络流量处理系统、网络异常流量识别与监控技术等。


硬件特性

      多路高速交换综合开发系统采用工业标准的19英寸的1U机箱,架构简洁美观。前面板集成了网络课题研究中所需的输入、输出、存储和传输等各个部件。主要包括:
  ◎4位7段数码管用户数字显示
  ◎8路发光二极管用户状态显示
  ◎4路拔码开关用户输入
  ◎4路轻触开关用户输入
  ◎1路轻触开关系统复位
  ◎2路SMA外部时钟输入
  ◎2路SATA外部存储接口
  ◎4路10M/100M/1000Mbps以太网接口


       多路高速交换综合开发系统使用了内部带POWERPC处理器的FPGA芯片,该芯片将嵌入式CPU技术与硬件可编程的FPGA技术很好地结合在一起,软件和硬件都可以通过编程来实现,能够很好地支持模块化设计。主要包括:
  ◎处理器:XILINX公司的XC2VP50-7FFG1152C
  ◎下载/在线调试:HW-USB-I-G电路
  ◎存储器:
       ·64Mb DDR2-400 SDRAM动态存储器
       ·2片2.25Mb SRAM静态存储器
  ◎以太网:4路独立的10M/100M/1000Mbps自适应以太网PHY芯片
  ◎外存储:2路独立的SATA接口
  ◎板载时钟:125MHz高精度晶振;
  ◎外部时钟:2路SMA外部输入时钟


软件支持

      多路高速交换综合开发系统包括操作系统、软件接口的驱动程序、实现各种硬件功能的逻辑代码、执行控制功能的软件程序、系统测试的脚本程序等全套开发工具。
      为了保证开放性,本平台选择了CentOS操作系统。CentOS是一个开放源代码的Linux操作系统,全名为“社区企业操作系统”,是RedHat的免费升级版,相对于其他的Linux版本操作系统,其稳定性值得信赖,非常适合应用在网络和服务器平台。目前,多路高速交换综合开发系统已经支持32位的CentOS 4.4版本直至最新的5.3版本。
      基于Linux内核的设备驱动程序是多路高速交换综合开发系统与CentOS主机操作系统的软件接口。首先,驱动程序对多路高速交换综合开发系统的四个千兆以太网口进行配置,在系统内添加了四个命名为nf2c0、nf2c1、nf2c2、nf2c3的网络连接,从而使得PC主机上的用户空间软件可以通过多路高速交换综合开发系统上的以太网端口来收发数据分组,就像使用普通的以太网口一样。其次驱动程序给多路高速交换综合开发系统预留了128MB的主机内存空间,并将综合开发系统内的寄存器、SRAM、DRAM等映射到内存中,应用程序通过对这些寄存器映像进行读写,从而控制多路高速交换综合开发系统的运行模式,监视数据通道的分组处理状态。再者,驱动程序使主机和多路高速交换综合开发系统质检按照DMA方式传送这个以太网帧,从而使主机在I/O进行的同时能够并行运算而不必等待I/O结束。
       实现各种硬件功能的逻辑代码在FPGA的逻辑上运行的,是用Verilog硬件描述语言来编写的,并通过计算机辅助设计(CAD)工具软件ModelSim来进行仿真,以确保逻辑功能能够正确地执行,然后这些Verilog 源代码通过Xilinx的 ISE Design Suite软件进行综合、布局和布线,最终生成BIT 文件,并通过PC 主机的命令行程序下载到FPGA内,从而执行设计的硬件功能;而完成控制功能的软件程序是在FPGA中的PowerPC处理器上运行,主要是用C语言程序进行编写的,包括读写寄存器、网络协议的执行等功能。
       Linux操作系统下的Shell脚本程序,可以用来调用C语言程序,从而对系统进行测试,评估其网络性能等。这些脚本程序通常在Shell终端里,以命令的方式运行的。



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