軟交換是下一代網絡(ngn)的重要組件。如果說傳統電信網絡是基于程控交換機的網絡，那么下一代分組話音網絡則是基于軟交換的網絡。軟交換對硬件運行平臺提出了很高的要求。業界一般以一個機箱多塊插卡的方式來提供強大的處理能力，特別是信號處理卡，承擔了語音信號的壓縮和解壓縮等運算繁重的任務。本文將著重介紹二層交換芯片zl50418在信號處理卡中的電路設計和底層驅動軟件的設計。

    在筆者設計的系統中，整個機箱共有8個槽位，其中信號處理卡占了6個槽位。每塊卡上集中了8顆dsp芯片。二層交換芯片zl50418一方面連接8個dsp，通過一個千兆網口，輸送到以太網接口卡上，形成數據通路；另一方面，建立起cpu和dsp的控制通路。如圖1所示，兩個通路分屬兩個虛擬局域網(vlan)：vlan1和vlan2，互不干擾。vlan1(實線所示)由2個ge口和8個百兆網口組成，vlan2(虛線所示)由1個cpu端口和8個百兆網口組成。

    圖1：二層交換連接示意圖。

    zl50418芯片原理介紹

    zl50418是卓聯(zarlink)公司開發的一款高密度、低成本、高效無阻塞以太網交換芯片，集成了16個10/100m(fe)以太網端口、2個支持熱插拔的1000m(ge)端口和1個cpu端口，cpu端口也被芯片看作是一個網口。如圖2所示，zl50418的共享存儲器架構支持高達9.524mpps的包轉發速率，最大吞吐量為3.6gbps。芯片支持64k mac地址和255個vlan，包括基于端口的vlan和vlan標簽兩種模式。

    幀緩存(fdb)接口支持100mhz流水線式、同步突發存儲器(sbram)，兩條64位總線分別連接到兩組sbram(a和b)，容量可以是2mb或4mb。兩組存儲器的最大帶寬為12.8gbps，足以支持16個fe口和2個ge口的全速交換。sbram中存放了交換數據庫、vlan配置表、mac地址與物理端口映射表等數據，兩片存儲區域存放的內容相同，而且同步更新。本系統選用的sbram芯片是micron公司的mt58l256l32p1，每片容量為256×32mb，共4片。

    引擎的主要功能是將幀轉發到目的端口。搜索引擎根據目的mac地址或ip組播地址，搜索數據庫，找到幀的目的端口。同時，它執行mac學習、優先級安排、端口捆綁等功能。

    圖2：zl50418的結構。

    gmii模塊遵循ieee802.3z標準，在幀引擎和外部phy之間提供了必要的緩存和控制接口，支持gmii和mii。物理編碼子層(pcs)支持光接口。

    10/100 rmii模塊遵循ieee802.3標準，提供了兩種接口：rmii和串行接口(只適合于10m)。幀控制塊(fcb)包含了fdb中存儲的幀的控制信息，例如：幀長、讀/寫指針、傳送優先級。mct(mac地址控制表)鏈表存放了與外部mac表有沖突的mct的鏈表。led接口能夠顯示16＋2個端口的狀態。

    芯片支持兩種工作模式：管理模式和無管理模式(決定于上電時tstout6引腳電平)。在管理模式下，cpu可以通過8/16位cpu接口發送控制幀給芯片，或者訪問芯片的網絡管理數據庫。在無管理模式下，芯片不外接cpu，由上電時i2c總線上的eeprom或同步串口來配置。 1. mac直連電路設計

    圖3：mac直連示意圖。

    為了節省電路板空間，降低功耗和成本，在zl50418和dsp、zl50418和cpu之間，拋棄了兩端的phy芯片，采用了mac直連的方式。如圖3所示。

    a. rmii直連

    引腳mn_txen在上電時的電平決定了fe口是否采用rmii模式。在rmii直連的情況下，網口設置為10/100m全雙工模式。

    b. gmii直連

    引腳gn_txen和gn_txer在上電時的電平決定了ge口是否采用gmii模式。在gmii直連的情況下，網口設置為1000m全雙工模式。

    在pcb布線時，由于網口信號是高速信號，必須考慮：

    (1)所有數據線和時鐘信號線的長度盡可能相等，以獲得最低的數據誤碼率；

    (2)通過調整走線寬度和厚度，將接口信號線阻抗控制在50歐姆；

    (3)時鐘信號走線至少間距8mil(1mil＝千分之一英寸)；其它信號線與