這不是什么新鮮東西，無線路由器很早前就開始使用了，不過最近才慢慢理解其原理?，F(xiàn)在網(wǎng)絡嵌入式設備的功能越來越強大了，各芯片廠商的解決方法支持著這種復雜性。最近公司實習，做一個家庭網(wǎng)關的項目。下面的內容應該不算泄密吧，寫得隨意一點。
1.一個網(wǎng)絡芯片架構
大家應該看得出來，這是一個DSL芯片。其網(wǎng)絡部分由一個switch core構成核心，對外有3個交換口(粉紅色的)：左側為以太網(wǎng)MAC，可外接以太網(wǎng)芯片MAC或PHY，稱為LAN端;右側為DSL的TPS子層，按照DSL標準傳輸ATM/PTM數(shù)據(jù)，成為WAN端;上面的是一個PDMA片級總線，與片上系統(tǒng)SoC通信。
另外還有幾個額外的交換口，主要是提供額外功能的：一個QDMA用于擴展core外Mem;LTR和WTR是兩個轉換引擎，當LAN或WAN端的數(shù)據(jù)包需要一些特殊處理時(如VLAN、PPPOE頭等)，會被分別交換到這兩個口進行轉換后，再發(fā)回Queue中。再另外，LAN、WAN端各有一個classifier，是預分類器，在數(shù)據(jù)包進入switch core前，先進行一個粗略的劃分，決定發(fā)往哪個端口。
以上的這些功能都市switch core獨立完成的，SoC系統(tǒng)只需對其進行簡單的配置、控制即可。所以SoC的新能并不需要太高(CPU大概是130MHz的)。注意，該switch core和一般以太網(wǎng)switch的區(qū)別，首先其端口類型就不同，所提供的功能也跟為復雜。
這里給出一個簡單的以太網(wǎng)switch芯片的架構，如下圖所示，其核心就是一個register集，對它們進行配置(內部EEPROM、或外部MDIO總線)，可以實現(xiàn)port-VLAN、二層filter等功能。其結構相對簡單，因為其所有端口都是以太網(wǎng)口。
用該芯片接在上述DSL芯片的LAN端，構成網(wǎng)絡系統(tǒng)如下圖所示：
以太網(wǎng)switch可以自主實現(xiàn)port-VLAN功能，并通過一個trunk口與switch core相連。而switch core有很好的vlan_tag classifier功能。另外WAN端實現(xiàn)了8個硬件通道PVCs，且switch core也能對它進行很好的classifier。綜上，就可以實現(xiàn)所謂的port-mapping功能，只要一跟DSL接入線，就可在家庭里實現(xiàn)IPTV、Internet、可視電話等業(yè)務的分離。
注意，所有這些功能都是switch core自動完成的，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包不需要進入SoC的協(xié)議棧，這和后面講的一般的路由器是不同的。
2.嵌入式片上系統(tǒng)
2.1與外界的交互方式
這里的SoC系統(tǒng)主要功能有：與外界用戶的交互，解析用戶指令，配置系統(tǒng)。
解析指令對軟件系統(tǒng)來說很簡單，配置系統(tǒng)，前面也說了，主要是讀寫一些register，也很簡單。關鍵就在于與外界用戶交互。
很容易想到的一種方式是網(wǎng)絡，SoC也連在switch core上，有自己的IP、MAC。當然它和switch core是片上bus相連的，通信時并不需要MAC，這里只是把自己偽裝成一個通用的以太網(wǎng)設備，可以被switch core和外界PC識別。
要通信，當然就需要協(xié)議棧了，不過，這里的SoC系統(tǒng)不需要處理額外(正常通信)的數(shù)據(jù)，所以協(xié)議棧也選擇簡單的LWIP，如之前的博文所述。最常用的網(wǎng)絡通信方式就http了，另外還有telent等。
呵呵，連接192.168.1.1實際就是去連接其內部的SoC，一般的交換機、路由器都是這樣的，而不是什么端口。當我還是一個超級菜鳥時，這個問題困擾了好久，糾結。
另外，嵌入式系統(tǒng)中，還有一個最常用的交互方式是串口UART。UART是一個非常簡單的I/O設備，它通過直接讀寫管腳的電平信號(串行的)來實現(xiàn)輸入輸出，沒有任何額外的中斷、控制等機制。雖然簡單，不能用以實現(xiàn)復雜、可靠的功能，但用作嵌入式系統(tǒng)的調試方法卻非常有效。
UART就像是嵌入式設備的鍵盤/顯示器。它是一種非常簡單的硬件資源，在它之上可以構建通用的I/O設備tty，在tty之上，就可以實現(xiàn)各種應用，如shell等。
硬件資源UART、虛擬層設備tty都是系統(tǒng)的資源，在Uc/OS中，一般作為全局量，在其上的應用則通過task來完成。如XSHELL_TASK中，就是通過一個while(1)循環(huán)，不停地通過tty_get_line()讀取命令行。注意，該函數(shù)已經不是裸的硬件操作了，而是加上了一個上層操作，即識別/r/n來作為結束符，也是通過一個while(1)循環(huán)來作的。讀到電平為空，則忽略，因為UART太簡單了，沒有中斷、緩存機制等(沒有詳細區(qū)考究，只是粗略地瀏覽了一下代碼，好像是這樣的吧!)。
最后，外界用戶讀寫電平，當然不同用示波器了。呵呵，PC上裝個串口驅動，那么PC的鍵盤/顯示器就為嵌入式板子所用啦。
2.2bootloader
這就像一個心結，你一天不理解它，就一天不能安心地開發(fā)嵌入式系統(tǒng)，盡管你可以把軟件寫得很出色。