【正文】 ),它插在計算機(jī)的總線上將計算機(jī)連到其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上 ,網(wǎng)絡(luò)適配器中一般只實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)物理層和數(shù)據(jù)連路層的功能 . 網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器 :是網(wǎng)絡(luò)適配器和傳輸媒體的接口設(shè)備 .它提供信號電平轉(zhuǎn)換和信號的隔離 . 網(wǎng)絡(luò)媒體轉(zhuǎn)換設(shè)備 :是網(wǎng)絡(luò)中不同傳輸媒體間的轉(zhuǎn)換設(shè)備 .如雙絞線和光纖等 . 多路復(fù)用器 :終端控制器的一種 .用于提高通信信道的利用率 . 中斷器 :也稱為轉(zhuǎn)發(fā)器 ,延伸傳輸媒體的距離 ,如以太網(wǎng)中斷器可以用來連接 不同的以太網(wǎng)網(wǎng)段 ,以構(gòu)成一個以太網(wǎng) ； 集線器 :簡稱 ,hub,可看成 多端口中斷器(一個中斷器是雙端口的 ) 。這種情況如果發(fā)生，就得被迫用另外的方式來訪問處理器。 有 2 點(diǎn)本文沒有討論，分別是電源的穩(wěn)定性和設(shè)備失效后的恢復(fù)。軟件重啟不會影響 ARM 處理器、 ENI 和內(nèi)存模塊。加電重啟、硬重啟和看門狗重校園網(wǎng)組網(wǎng)方案的研究與設(shè)計 15 啟都會 導(dǎo)致 NET+ARM 內(nèi)部模塊重啟。 ENI 重啟允許 NET+ARM 被一個外部處理器重啟。理解什么類型的重啟可用，它們將對系統(tǒng)產(chǎn)生保種影響，以幫助設(shè)計者利用特定的情況。 和藍(lán)牙技術(shù)正在被不斷地改進(jìn)。而現(xiàn)在以太網(wǎng)成了很多應(yīng)用的常見連接方式，就像過去串行、并行連接一樣。串行拓?fù)?，?RS2342 485，在與外部設(shè)備通信時經(jīng)常用到。除了外部設(shè)備（如硬盤或相機(jī)）的接口，還可以用來做部件通信相關(guān)設(shè)備（如 Modem、 CODEC）接口。許多情況下，處理器的系統(tǒng)總線會用來為外設(shè)做內(nèi)存映射，比如 USB、 LCD、 FPGA、 MPEG 編碼器等。 許多應(yīng)用為了與其它外設(shè)進(jìn)行通信，既需要內(nèi)部接口，也需要外部接口。 MAC 的主要任務(wù)包括處理以太網(wǎng)上的沖突情況。 在有外部 MAC 的情況下，有時附加的內(nèi)存是需要的。 其它網(wǎng)絡(luò)因素 以太網(wǎng)通信所需的包含 MAC、 PHY、 1 個電壓轉(zhuǎn)換器和 1 個連接器。如果該地址出現(xiàn)在在緩沖區(qū)中，指令或數(shù)據(jù)會直接在緩存中存取，而不需要嘗試總線來進(jìn)行外部的訪問。 緩存的概念，就是檢查每一次內(nèi)存訪問，看它是否在緩沖區(qū)中。從易用性角度出發(fā)，所有系統(tǒng)總線上的設(shè)備基本上類似于內(nèi)存。需要慎重考慮的是，究竟是何種其它外設(shè)是通過系統(tǒng)總線進(jìn)行通信的。 這 一類型的實現(xiàn)通常有 2 個原因：效率和易用性。內(nèi)存，如Flash 和 SDRAM，一般會駐留在處理器的系統(tǒng)總線上。 板級部件之間的通信有一個通用的機(jī)制是內(nèi)存映射。在 NetSilicon 公司的NET+ARM 開發(fā)包中，有針對 MAC 地址、 IP 配置、序列號的程序。當(dāng)產(chǎn)品的 IP 地址或配置設(shè)定被改動時，程序可以簡單地將新的值寫到 EEPROM中，而不需要保存配置信息的 Flash 的該扇區(qū)重新擦寫。 許 多 RTOS 廣商推薦使用一些如 EEPROM 的小型 NVRAM 設(shè)備來存儲配置信息。我們看一下 DMA 通道 1（以太網(wǎng)接收通道），可以簡單地將每個系統(tǒng)周期移動 16 個字節(jié)轉(zhuǎn)換成每秒多少兆字節(jié)。請注意每一個總線控制者都可以突發(fā)至 4 個字長或 16 個字節(jié)。 NET+ARM 通常使用 33MHz 的時鐘。在這樣的設(shè)計中， ARM 內(nèi)核每得到一個時鐘周期，校園網(wǎng)組網(wǎng)方案的研究與設(shè)計 13 DMA 也同樣得到一個時鐘周期，在將總線交回下一個控制者之間，總線主控制者被允許可以突發(fā)至 4 個長字。 NET+ARM 的系統(tǒng)周期在它的總線主控 制者之間共享。理解這些產(chǎn)品需求中的依賴性對建造一個嵌入式產(chǎn)品是必不可少的。內(nèi)存速度直接影響傳輸率性能，而傳輸率直接影響到處理器能處理多少數(shù)據(jù)。從而，就可以繞過與 Flash 設(shè)備相關(guān)的幾個慢速訪問周期。與此對應(yīng)，將 Flash 上的片選使能接地， 而同時寫使能和輸出使能用 NET+ARM 的 2 27 地址線來驅(qū)動。片選 0 通常用于 Flash。例如， NET+ARM 處理器有5 個可用的片選。當(dāng)電源可以承擔(dān)這樣的消耗，此特性可以提高 Flash 的效率。有一些處理器，如NET+ARM，可以 利用內(nèi)部產(chǎn)生的與 Flash 相關(guān)的信號來獲得效率。 執(zhí)行、訪問和速度 在 Flash 中執(zhí)行，對許多低端應(yīng)用來說并不壞。具體的例子，如 NET+OS 中，每一個 Socket 連接需要大約 400 字節(jié)。因此，在這個例子中，內(nèi)存需求的 增加包括可執(zhí)行代碼的大小、另外增加的用于暫時保存升級程序的緩沖區(qū)以及為數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)緩沖區(qū)增加的空間。這個緩沖區(qū)會通過網(wǎng)絡(luò)接收 1 個新的映像文件，然后將它保存在 RAM 的 1 個區(qū)校園網(wǎng)組網(wǎng)方案的研究與設(shè)計 12 里。在有的機(jī)制中，比如 NetSilicon 公司的Net+Works 方案提供的 FTP 可升級特性， RAM 的大小需要是程序映像大小的 2 倍。因此，最小的 RAM 也要是 Flash的大小加上數(shù)據(jù)內(nèi)存和以太緩沖區(qū)的大小。放 1MB 的 Flash 在板子上可以在板子不用重新設(shè)計布線 的情況下增加有意義的特性。但當(dāng)動態(tài)的 GIF 文件、復(fù)雜的徽標(biāo)和 JPEG 文件被引進(jìn)時，內(nèi)存的需求會急劇增加。 當(dāng)有嵌入式 Web 服務(wù)器的時候，對于 Web 頁面的構(gòu)建需要仔細(xì)考慮。比如，使用 NetSilicon 的NET+OS 集成的硬件和軟件解決方案，操作系統(tǒng)和?；旧现徽加?240 KB的內(nèi)存。這包括了在保證了附加軟件的設(shè)計中，能增加價值的特性。 增加價值的特性 許多工程開始就有一些限定的要求 —— 使一個產(chǎn)品更快地投放市場和保持一個合理的成本。決定一個系統(tǒng)中校園網(wǎng)組網(wǎng)方案的研究與設(shè)計 11 Flash 的大小，實際上就決定了設(shè)備的 材料消耗費(fèi)（ BOM）。雖然 EEPROM 通常很慢，但它一般不會影響到嵌入式設(shè)備，因為它的主要用途是在啟動時提供參數(shù)。其它參數(shù)可包括子網(wǎng)掩碼、序列號、網(wǎng)關(guān)、波特率或其它板級參數(shù)。 EEPROM 在許多應(yīng)用中被用于為設(shè)備保存配置信息。在大多數(shù)的設(shè)計中， 16 位的 Flash 用來降低成本，而通過在 RAM 中執(zhí)行 映像文件，這種結(jié)構(gòu)被采用后可以不影響產(chǎn)品的運(yùn)行。 Flash 有 2 個大的供應(yīng)商 AMD 和 Intel。 許多處理器需要一個負(fù)責(zé)內(nèi)存遇像保存和程序執(zhí)行的外部存儲器子系統(tǒng)。 DRAM 還有刷新周期， SDRAM 有列地址延遲的值，以及需要存儲器控制器控制的其它信號。 DRAM 在信號產(chǎn)生上有很地址和列地址之分。處理器易于和 SDRAM 交互，而且 SDRAM 也能提高效率。 SDRAM 是今天的智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中最常見的 RAM。但由于這些類型的 RAM曼慢被淘汰，現(xiàn)在很少能見到了。受限制的因素包括低密度的封裝以及較高的價格。例如， SRAM 的脈沖，通常由 1 個 2111 的周期組成，意味著它要用 2 個時鐘周期來取第 1 個長字，然后每 1 個時鐘周期取1 個。其它因素和成本、實性、產(chǎn)品穩(wěn)定性也會影響 RAM 的選擇。 存儲器的考慮 對一個系統(tǒng)來講，選擇 RAM 是設(shè)計的一個很重要的方面，它會影響到產(chǎn)校園網(wǎng)組網(wǎng)方案的研究與設(shè)計 10 品的使用環(huán)境以及產(chǎn)品的全面的功能需求。在以太網(wǎng)的多層結(jié)構(gòu)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)沖突被最小化了。在多層結(jié)構(gòu)式以太網(wǎng)中，由于集線路之間由交換機(jī)連接，只有連接在一個集一器上的設(shè)備可以看到那些包，此外，交換機(jī)還能決定哪些設(shè)備可以看到包，而哪些不能。 在一個平面式的以太網(wǎng)，連接在一個集線路上的所有設(shè)備可以看到這個集線器接角到的所有數(shù)據(jù)包。在以太網(wǎng)上，一個設(shè)備與另一個設(shè)備的通信起處于發(fā)送設(shè)備端，然后到它連接的集成器或交換機(jī)。以太網(wǎng)拓?fù)浣M成的是星狀的配置。拓?fù)溥x擇將影響布線的費(fèi)用。光纖線路也在以太網(wǎng)絡(luò)中得到應(yīng)用，特別是在電磁干擾敏感的環(huán)境中，光纖是抗電磁干擾的，沒有輻射，防竊聽，完全適合極高速率的數(shù)據(jù)傳輸。 一種特殊級別的雙絞線名叫 5 類電纜，可以用于許多普通雙絞線難于應(yīng)付的情況。這一情況使得安裝和調(diào)試一個新硬件成為一種挑戰(zhàn)?；镜牟顒e在于（不比較成本）屏蔽的雙絞線能提供更好的噪音保護(hù)。 如今，在許 多建筑的物理布線中通常包含標(biāo)準(zhǔn)的、屏蔽或非蔽的雙絞線。因為要和樓宇控制外設(shè)進(jìn)行通信。這在樓宇控制應(yīng)用系統(tǒng)中是很常見的。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身的價格在不斷地下落。由于這個費(fèi)用，許多其它介質(zhì)和協(xié)議，尤其是無線，正在被研究用于承載通信。在這里，設(shè)計得必須面對 此設(shè)計要素，即必須估計在這個水平上，將不得不在什么條件下進(jìn)行工作。在一個 100BaseT 的網(wǎng)絡(luò)中，這意味著 30Mbit/s。 許多應(yīng)用在設(shè)計時遵循所謂的“ 30%規(guī)則”。由此可知，在100BaseT 的連接中，設(shè)備可以用 100BaseT 的解碼機(jī)制進(jìn)行通信，而不是維持100Mbit/s 的速度。因此，設(shè)備沒有能力百分之百地?fù)碛腥?的帶寬。通常意義上講， 10BaseT 線速度是 10Mbit/s， 100BaseT 線速度是 100Mbit/s。 10BadeT 和 100BaseT 是線速度。 通信、部件和協(xié)議 在基于以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中有 2 個常用術(shù)語是 10BaseT 和 100BaseT。雖然延時對許多應(yīng)用不是一個主要考慮因素（如當(dāng)一個產(chǎn)品只是不時地收集數(shù)據(jù)，定期地被取走），但在一些應(yīng)用中，延時是以太網(wǎng)拓?fù)渲械南拗埔蛩?。一定要關(guān)注技術(shù)環(huán)境。 人機(jī)交互同樣是重要因素。這個產(chǎn)品將在何處度過它的整個生命周期，那里的環(huán)境是否有特殊性？這樣的問題，設(shè)計者可以利用環(huán)境的先天優(yōu)勢，同時為最壞的情形做打算。最后一點(diǎn)，由于本文的焦點(diǎn)在硬件，需要記住，產(chǎn)品可裁剪性取決于軟件。 還有 2 個重要的事項有時會被忽略，就是電源要求和溫度潿。找到帶集成接口的處理器并不難，比如帶以太網(wǎng)口、串口、 USB 及其它接口。這些限制要求對性價比做很好的分析。因此，材料清單的成本需要比傳統(tǒng)設(shè)計低很多。這一點(diǎn)一定在事先就了然于胸。 校園網(wǎng)組網(wǎng)方案的研究與設(shè)計 7 第二章 設(shè)備型號的選擇 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計 理解產(chǎn)品要求和設(shè)計局限 在創(chuàng)造一個智能的網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備時，第一步是要理解這個嵌入式產(chǎn)品本身內(nèi)含的規(guī)格要求，大同小異不僅僅是產(chǎn)品的功能要求。 ATM 交換機(jī)和 ATM 網(wǎng)卡支持的速率一般為 155Mb/s～24Gb/s,滿足不同用戶的需要 ,標(biāo)準(zhǔn) ATM 的組網(wǎng)速率是 622 Mb/s.。 以太網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)概述 :以太網(wǎng)組網(wǎng)非常靈活和簡便 ,可使用多種物理介質(zhì) ,以不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組網(wǎng) ,是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的一種網(wǎng)絡(luò) ,已成為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主流 . 以太網(wǎng)按其傳輸速率又分成 10Mb/s,100Mb/s,1000Mb/s. 。②令牌是站點(diǎn)能進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送的憑證 ,只有獲得令牌的站點(diǎn)才能進(jìn)入數(shù)據(jù)發(fā) 送工作方式 。另外，光纖銜接和光纖分支均較困難，而且在分支時，信號能量損失很大。目前，多用于作為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主于線。其中纖芯由玻璃或塑料制成，包層由玻璃制成，護(hù)套由塑料制成。 光纜 由纖芯。隨著對數(shù)據(jù)傳輸速度的要求不斷提高，光纜的使用日益普遍。寬帶同軸電纜的性能比基帶同軸電纜好，但需要附加信號處理設(shè)備，安裝比較困難，適用于長途電話網(wǎng)、電纜電視系統(tǒng)及寬帶計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。寬帶同軸電纜傳送的是不同頻率的信號，這些信號需要通過調(diào)制技術(shù)調(diào)制到各自不同的正弦載波頻率上。 同軸電纜（ CoaxiaI Cable）是網(wǎng)絡(luò)中最常用的傳輸介質(zhì)，共有四層，最內(nèi)層是中心導(dǎo)體，從里往外，依次分為絕緣 層、導(dǎo)體網(wǎng)和保護(hù)套，按帶寬和用途來劃分，同軸電纜可以分為基帶（ Baseband）和寬帶（ Broadband）。從此， 10BASET己逐漸被廣泛用于辦公大樓的局域網(wǎng)布線。但是，此類雙絞線的最大缺點(diǎn)是，絕緣性能不好，分布電容參數(shù)較大，信號衰減比較厲害，所以，一般來說，傳輸速率不高，傳輸距離也很有限。 無屏蔽雙絞線沒有金屬保護(hù)膜，對電磁干擾的敏感性較大，電氣特性較差。 雙絞線分為有屏敞雙絞線（ STP）和無屏蔽雙絞線（ UTP）。目前在局域網(wǎng)中常用的傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜和光導(dǎo)纖維等。傳輸介質(zhì)的性能特點(diǎn)對傳輸速率、通信的距離、可連接的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)數(shù)目和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘染泻艽蟮挠绊憽?IEEE 的 802 標(biāo)準(zhǔn)委員會定義了多種主要的 LAN 網(wǎng)：以太網(wǎng)（ Ether）、令牌環(huán)網(wǎng)（ Token Ring）、光纖分布式接口網(wǎng)絡(luò)（ FDDI）、異步傳輸模式網(wǎng)（ ATM）以及最新的無線局域網(wǎng)（ WLAN）。 這種網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)就是：連接范圍窄、用戶數(shù)少、配置容易、連接速率高。在網(wǎng)絡(luò)所涉及的地理距離上一般來說可以是幾米至 10 公里以內(nèi)。局域網(wǎng)在計算機(jī)數(shù)量配置上沒有太多的 限制，少的可以只有兩臺，多的可達(dá)幾百臺?，F(xiàn)在局域網(wǎng)隨著整個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和提高得到充分的應(yīng)用和普及，幾乎每個單位都有自己的局域網(wǎng)，有的甚至家庭中都有自己的小型局域網(wǎng)。 計 算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)歷了面向終端的單級計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和開放式標(biāo)準(zhǔn)化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)三個階段。 work design program校園網(wǎng)組網(wǎng)方案的研究與設(shè)計 III 目 錄 第一章 校園局域網(wǎng)的技術(shù)思想 ............................. 1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)簡介 ................................................................... 1 局域網(wǎng)技術(shù) ........................................................................... 1 局域網(wǎng)的主要應(yīng)用技術(shù) ...