隨著網絡技術的發展，網絡通信控制器的應用已經越來越廣泛。集成powerpc微處理器的mpc8560 powerquicc ⅲ作為一個多用途、高性能的通信微處理器，具有非常靈活的一體化單元系統和外圍通信控制器，能被廣泛運用于通信和網絡系統，是目前為電信和網絡市場而設計的最先進的集成通信微處理器之一。它集成了豐富的網絡和通信外圍設備，提供了更大的靈活性、擴展能力和更高的集成度。

    mpc8560簡介

    mpc8560內部集成了兩個處理模塊：一個高性能嵌入式powerpc e500內核和一個通信處理模塊（cpm）。此外，該芯片還提供了片內緩存、ddr控制器、可編程中斷控制器、通用i/o口、dma和i2c等多種接口控制器。

    與使用較多的mpc8260最大的不同是，mpc8560增加了兩個三速以太網控制器（three-speed ethernet controller，tsec），實現了10mb/s、100mb/s和1gb/s三種不同速度的以太網協議接口控制。本文將主要討論如何使用這兩個tsec實現吉比特以太網接口。

    吉比特以太網物理層協議及接口

    參考文獻上對于網絡協議的介紹往往局限于對協議分層的理論分析，對網絡協議尤其是吉比特以太網協議在實際應用中的接口討論較少，本文將對吉比特以太網協議在應用中的接口作總結性的介紹。

    吉比特以太網協議的數據鏈路層與傳統的10/100mb/s以太網協議相同，但物理層有所不同。三種協議與osi七層模型的對應關系如圖1所示。

    圖1 三種以太網協議與osi模型的對應關系

    從圖1可以看出，吉比特以太網協議與10/100mb/s以太網協議的差別僅僅在于物理層。圖中的phy表示實現物理層協議的芯片；協調子層（reconciliation sublayer）用于實現指令轉換；mii（介質無關接口）／gmii（吉比特介質無關接口）是物理層芯片與實現上層協議的芯片的接口；mdi（介質相關接口）是物理層芯片與物理介質的接口；pcs、pma和pmd則分別表示實現物理層協議的各子層。在實際應用系統中，這些子層的操作細節將全部由phy芯片實現，只需對mii和mdi接口進行設計與操作即可。

    吉比特以太網的物理層接口標準主要有四種：gmii、rgmii（reduced gmii）、tbi（ten-bit interface）和rtbi（reduced tbi）。gmii是標準的吉比特以太網接口，它位于mac層與物理層之間。對于tbi接口，圖1中pcs子層的功能將由mac層芯片實現，在降低phy芯片復雜度的同時，控制線也比gmii接口少。rgmii和rtbi兩種接口使每根數據線上的傳輸速率加倍，數據線數目減半。

    由此可見，使用tbi接口來實現吉比特以太網接口所用的控制線和數據線比gmii接口少，因此設計與使用相對容易。雖然tbi接口比rtbi接口的數據線多，但是每根數據線上的傳輸速率可以低一倍，大大降低了pcb布板的難度。因此，相對其他方式，使用tbi接口實現起來最簡單，難度最低。此外，tbi接口的phy芯片比gmii接口的phy芯片成本低很多。對于同時提供gmii和tbi兩種接口的芯片，推薦使用tbi接口設計方案。

    mpc8560與phy芯片的接口設計

    mpc8560對四種不同的接口標準都提供了支持，本文僅討論tbi接口。

    tlk2201芯片是支持tbi和rtbi兩種接口的單信道吉比特以太網絡收發器。它是業界第一批符合802.3規格的2.5v器件，無須任何外接電容，這可以節省電路板面積，減少零件的數目，從而降低產品的成本。此外，該芯片的功耗也相當低。

    圖2 mpc8560與tlk2201的接口設計

    mpc8560與tlk2201的連接如圖2所示。需要注意的是，td0～td9和rd0～rd9并不全是數據線。td8對應tx_er，作為發送出錯標志位；td9對應tx_en，作為發送使能位；rd8對應rx_dv，作為接收數據有效位；rd9對應rx_er，作為接收差錯檢測位。

    此外還應注意到，圖中使用的是sfp（可插拔）光模塊，這是因為tlk2201只提供了光模塊吉比特以太網接口。

    對tsec控制器的初始化

    mpc8560對tsec控制器的初始化過程如下。只要按照順序逐一完成相應的步驟，即可正確配置tsec的吉比特網絡接口。

    設置maccfg1寄存器，對mac進行軟復位