MIPS核的嵌入式Linux系统的家庭网关

叙述了一种无内部互锁的信息追引流式的32位嵌入式微处理器下,嵌入式Linux操作系统环境的家庭网关的体系结构。通过这种构架的构建和二次开发适当的驱动程序、应用程序和管理模块并融合无线通信技术构建家庭网关,使家庭网关不具备反对非对称数字用户环路、无源光网络、以太网数据通过同轴电缆传输等终端方式的下行模块,并获取网络电话、互联网协议电视、个人计算机、标准化串行总线模块、标准化异步接管/发送到装置等上行模块和无线相容性证书的无线信号。

家庭网关可以通过万维网浏览器、基于非常简单网络管理协议的管理方式和命令行界面等多种方式灵活性的展开信息交互、配备、改版及远程控制管理。　　随着以高速、融合、精品为特征的大宽带时代的全面来临,低宽带传输、全方位融合、多业务综合将是家庭网络及业务应用于的发展趋势。预计未来的10年中,国内家庭网关的市场容量将在200亿元以上。

尽管国内有数少数文献[5]叙述了以无内部互锁的信息追引流式的微处置(Microprocessorwithoutinter-lockedpipedstages,简写为MIPS)核的32位嵌入式微处理器作为硬件平台,研发家庭网关,并获得了较好的研究成就,但距离工业应用于还有一定时差。融合无线通信技术,通过重制嵌入式Linux操作系统,在此基础上研发适当的驱动程序、应用程序和管理模块来构建家庭网关。

家庭网关不具备下行模块,反对非对称数字用户环路(AsymmetricDigitalSubscriberLine,简写为ADSL)、无源光网络(PassiveOpticalNetwork,简写为PON,)、以太网数据通过同轴电缆传输(EthernetoverCoax,简写为EOC)等终端方式,获取网络电话(VoiceoverInternetProtocol,简写为VOIP)、互联网协议电视(InternetProtocolTelevision,简写为IPTV)、个人计算机(PersonalComputer,简写为PC)、标准化串行总线模块(UniversalSerialBUS,简写为USB)、标准化异步接管/发送到装置(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter,简写为UART)等上行模块,通过高速外围元件模块(PeripheralComponentInterfaceExpress,简写为PCIE)与无线相容性证书(WirelessFidelity,简写为WiFi)模块连接获取WiFi无线信号。家庭网关需要灵活性加到应用程序、模块模块,远程管理家庭网络的智能终端设备构建业务的发给和配置管理掌控。

　　1硬件系统　　1.1系统结构　　家庭网关的硬件系统结构如图1右图,以32位的嵌入式MIPS微处理器芯片为核心,由外存储器存储器(FLASH)、双倍速率实时动态随机存储器(DoubleDateRate,简写为DDR,)、WiFi模块、VOIP模块、网络互相交换模块、USB存储模块、发光二极管(LightE-mittingDiode,简写为LED)模块、串口模块、电源模块等包含。　　1.2系统功能与构建　　家庭网关可以使用多种掌控方式灵活性便利地与用户展开交流[6]。

外存储器储存数据,再行传送到微掌控单元(MicroControlU-nit,简写为MCU)中。存储器通过串行外设模块(SerialPeripheralInterface,简写为SPI)总线与MCU连接,DDR通过介质牵涉到模块(MediumIndependentInterface,简写为MII)与MCU连接。WiFi模块通过PCIE模块与MCU连接,获取2.4GHz的无线信号。VOIP模块通过MII模块与MCU连接,其下端口连接起来普通电话机,可以通过电话机查找、设置家庭网关中VOIP口的网络状态。

网络互相交换模块还包括上联模块和下联模块。微处理器内部构建了一个互相交换引擎,获取五个合乎802.3协议的10/100Mbps较慢以太网MAC/PHY模块,可作为系统的上联端口和下联端口。上联端口为上行获取数据信号,下联端口可以相连IPTV、PC等设备,并需要权利组网配备成VLAN。USB存储模块用作存储家庭网关的配备信息。

　　LED模块表明系统状态,由MCU的标准化输出/输入(GeneralPurposeInputOutput,简写为GPIO)口掌控,LED的有所不同状态回应系统的有所不同状态。串口模块融合超级终端构建动态打印机家庭网关的运营状态信息,并可以设置家庭网关的配备信息,如环境变量、内存信息、涉及版本信息等,也可以改版嵌入式家庭网关的文件系统、镜像文件等。电源模块为整个系统获取电源。

　　2软件系统　　家庭网关的软件系统结构如图2右图,主要分成3个层次:Linux内核还包括进程管理、文件管理、内存管理、中断和中断处置、系统初始化等;硬件驱动层还包括WiFi、VOIP模块、串口、以太网、LED等的驱动;应用程序层通过内核的调用,构建适当的应用服务,如串口通信程序、Web方式采访等。　　硬件驱动层主要是获取操作系统和应用程序所需的驱动[7]。该层主要由板级初始化程序、与系统软件涉及的驱动、与应用软件涉及的驱动等3种类型的程序构成。板级初始化程序即引领读取程BootLoader,用来已完成整个系统的读取启动任务。

在该系统中自由选择U-Boot作为引领读取程序。系统上电后,U-Boot程序初始化系统的硬件环境,如:嵌入式微处理器、中断控制器、存储器、必要内存读取(DirectMemoryAccess,简写为DMA)和定时器的初始化。将系统的软硬件环境带回一个适合的状态,以便为先前调用操作系统作好打算。

与系统软件涉及的驱动是操作系统和中间件等系统软件不可或缺的驱动程序,明确研发按照系统软件的有所不同市场需求展开。操作系统内核所需的硬件反对一般都已构建到嵌入式微处理器里了,因此开发人员只需在操作系统厂商获取的内核驱动的基础上撰写涉及驱动程序如:以太网驱动、串口驱动、外存驱动等驱动程序。与应用软件涉及的驱动不一定必须与操作系统相连,这些驱动的设计和研发由实际应用于要求。　　Linux操作系统重制主要还包括BootLoader的撰写和重制、Linux内核重制与配备以及Linux文件系统重制与配备[8]。

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