路由器中的嵌入式

路由器中的嵌入式06级应用物理班李翠萍0609810030嵌入式设备就是使用微处理器或微控制器芯片(MCU)加上外围电路再加上内部的程序部分来实现特定功能的嵌入设备。嵌入式设备已经不断深入我们的日常生活方方面面。它几乎包括了我们周围的所有电器设备:移动电话、家庭网关、数码相机、PDA、全自动洗衣机、汽车、LPTV、智能游戏、线路保护（电力系统）等。目前，嵌入式微处理器大量应用在各网络设备供应商的中低端路由器产品中，不管是思科的通用路由器系列，还是小企业、家庭中用的宽带路由器产品，都可以见到它们的身影。引言路由器是互联网络中的节点设备，用来连接多种网络或网段，路由器工作在OSI开放体系结构的网络层（第三层），其主要任务是接收来自一个网络接口的数据包，根据其中所含的目的地址，决定转发到下一个目的地。与计算机一样，路由器也包含有CPU。不同级别的路由器，其中的CPU也不尽相同。无论在中低端路由器还是在高端路由器中，CPU都是路由器的心脏。通常在中低端路由器当中，CPU负责交换路由信息、路由表查找以及转发数据包。在路由器中，CPU的能力直接影响路由器的吞吐量(路由表查找时间)和路由计算能力(影响网络路由收敛时间)。在高端路由器中，通常包转发和查表由ASIC处理器完成，CPU只实现路由协议、计算路由以及分发路由表。随着技术的发展，路由器中许多工作都可以由硬件实现(ASIC专用芯片)一、路由器处理器芯片的发展通用处理器阶段：用一台计算机插接多块网卡来实现的，多个网卡共用一块处理器，通过内部总线互联，CPU负责了几乎全部的路由计算、数据转发指令，同时还要负责整台机器的设备管理工作，后来才逐渐专门发展出专门的总线、接口及操作系统的路由器。作为通用处理器，由于考虑了各种应用的需要，具有一般化的通用体系结构和指令集，以求支持复杂的运算并容易添加新开发的功能,也就是说:不是面向网络通信需要特殊设计的。处理路由转发速度一般相对较慢，可扩展性差，很难满足网络的需求。在此基础上出现了嵌入式处理器芯片。嵌入式处理器阶段：•嵌入式微处理器与通用微处理器最大的不同就是嵌入式微处理器多数工作在设备制造商自己设计的系统中，是面向应用的处理器。目前大多是针对专门的应用领域进行专门设计来满足高性能、低成本和低功耗的要求。如：移动通信，PDA，游戏机，网络通信，其它电子产品行业。•目前，嵌入式处理器主要有Am186/88、386EX、SC-400、PowerPC、Motorola68000、MIPS、ARM系列等。在32位嵌入式处理器市场主要有Motorola，ARM，MIPS，TI，Hitachi等公司。•第一代的路由器是基于嵌入式微处理器的嵌入式系统，有专门的电路、接口及操作系统，是一台专门的设备，已经不再是基于通用微处理器、通用接口、通用操作系统的PC了。•路由器的开发通常都是基于32位处理器的，就通常的中低端路由器而言，在开发的配置上有多种选择，比如有ARM9核心芯片+Wince操作系统、ARM7核心芯片+uClinux操作系统、DSP芯片+Vxworks操作系统等等各种各样的选择。•以下针对我的路由器TE1402来介绍，选择R2022核心芯片+uClinux操作系统开发模式，以完整形象的实例为大家清晰讲解路由器的技术实现过程。二、我的路由器TE1402MTE1402M内部结构TE1402M的CPU（R2022）的性能及端口：•16位嵌入式处理器•16M地址空间•64KI/Ospace•25MHz输入频率，125MHz最大频率•16bit数据总线•支持多元地址总线•8bit/16bit外部动态存取周期•支持独立外部I/O设备•支持两个并存的异步通道控制功能•3个独立16bit定时器，1个可编程时钟定时器•2个独立直接存储器存取通道TE1402M分析：TE1402M中，中央处理R2022芯片为带有网络接口的16位RISC微控制器，根据嵌入式操作系统的运行需要，扩展了SDRAM存储器和Flash存储器。SDRAM存储器由一片1X16位的W9816G6CH-6组成，作为嵌入式操作系统内核及应该程序运行的内存空间。Flash存储器由一片1MX16位的A29L040L-70F组成，作为内核映像的存储，并在嵌入式操作系统启动时加载系统内核及程序。根据调试程序及烧写Flash存储器的需要，引出JTAG接口。根据显示调试和运行信息的需要，提供了RS232接口。交换芯片IP175CLF部分中，提供4个LAN口(PORTO—PORT3)通过两个LAN口滤波器PX-3067G连接一个四口RJ45口，每个口可连接到10/10013aseT以太网，各端口之间有交换功能:还有一个WAN接口(CPORT4)通过一WAN口滤波器PM45-1040M连接RJ45口。在TE1402M路由器中，CPUR2022是路由器的心脏。负责交换路由信息、路由表查找以及转发数据包。在路由器中，R2022的能力直接影响路由器的吞吐量(路由表查找时间)和路由计算能力(影响网络路由收敛时间)。