引言
千兆以太网无源光网络（EPON）是一种点到多点拓扑结构的光接入网技术，采用无源光器件连接局端和远端设备，实现以太网业务的透明传输，并能在同一架构中实现语音、视频等综合业务的接入。EPON作为新兴接入网技术的突出优势在于低成本、易维护和扩展性好。EPON系统由OLT与ONU构成。
　　
ONU硬件系统设计
系统硬件由嵌入式控制模块和网络交换模块两部分构成。嵌入式控制模块是ONU的控制和管理核心，它为嵌入式Linux操作系统的运行提供硬件平台，通过它来实现对网络交换模块的控制与配置，实现网络交换模块的正常运行。网络交换模块提供以太帧的交换与转发功能，嵌入式控制模块通过PCI总线与网络交换模块进行通信，访问网络交换模块内部各芯片的寄存器，对各芯片进行配置并获取各个芯片的状态信息。网络交换模块内部的交换芯片BCM5615将嵌入式控制模块对它的访问，转换为自己对网络交换模块内部各芯片的访问，这样就实现了嵌入式控制模块对网络交换模块内部各芯片的管理。

嵌入式控制模块接口设计
嵌入式处理器MPC8245简介
MPC8245由一个外设逻辑块和一个32位超标量体系结构PowerPC处理器内核构成。在外设逻辑块中集成了一个PCI桥、DUART、内存控制器、DMA控制器、EPIC中断控制器、一个消息单元和一个I2C控制器。处理器内核支持浮点运算和内存管理，具有16KB指令高速缓存（cache）,16KB数据cache和电源管理特性。MPC8245内含一外设逻辑总线，用于连接处理器内核和外设逻辑块。处理器内核可在多种不同的频率下工作。MPC8245既可用作PCIhost，也可用作PCI代理控制器。支持多达2GB的SDRAM；支持1~8组的4MB,16MB,64MB,128MB,或256MB存储器。

时钟电路
MPC8245输入时钟由33MHz的的晶振通过零延时缓冲器产生四路时钟信号，一路作为MPC8245的PCI总线时钟和内核的输入时钟，系统时钟信号OSC_IN未用，需要接地。MPC8245的引脚PLL_CFG[0:4]用于配置倍频因子，经过内部倍频器，产生SDRAM时钟和166MHz的CPU内核时钟。一路作为RTL8139的PCI总线时钟，一路作为BCM5615的PCI总线时钟。

PCI总线接口
PCI总线工作在33MHz,设计中要保证PCI时钟的时钟相位偏移小于2ns,否则，系统可能无法正常工作。MPC8245作为PCI主处理器，RTL8139和BCM5615的REQ#、GNT#分别连到MPC8245的REQ[0：1]#、GNT[0：：1]#，由MPC8245来实现总线的仲裁。利用地址线AD31,AD30来决定RTL8139、BCM5615的IDSEL,实现PCI总线配置访问时对RTL8139、BCM5615的片选。这种方法会使AD31,AD30线上增加一个负载，因此将它们的IDSEL通过1K电阻耦合到AD31、AD30上来解决负载加重的问题。PCI总线的控制信号都要求有上拉电阻，保证它们在没有驱动设备驱动总线的情况下仍然具有稳定的值，因而FRAME#、TRDY#、IRDY#、DEVSEL#、STOP#、SERR#和PERR#这些信号使用10K电阻上拉。

Flash
在MPC8245中，ROM/Flash被分为2个BANK，BANK0的地址为0xFF800000~0xFFFFFFFF，片选为/RCS0，RCS0接存储代码的存储器片选；BANK1的地址为0xFF000000~0xFF7FFFFF，片选为/RCS1。ROM/Flash/SRAM工作在不同的数据宽度（8位，16位，32位，64位）地址总线下，复位时，MPC8245的引脚MDL0、/FOE决定启动数据位宽度；复位后，硬件复位配置字决定数据的宽度。

本设计中选择512KB的Flash作为Bootloader代码存储器，系统工作在8位模式,对应的地址为0xFF800000~0xFF87FFFF。选用两片AM29LV320B分别作为Bootloader/Linux内核和文件存储器，AM29LV320B是32Mb、单3.3V电源供电的闪存，编程和擦写电压由内部产生，与JEDEC单电源闪存标准兼容；可组成4M×8Bit或2M×16Bit的存储器。可用标准EPROM编程器进行编程；存取时间最短为70ns；独立的片选(CE#)、写使能(WE#)和输出使能(OE#)控制，可减小对总线的压力。片选RCS1、RCS2分别选择两片Flash,RCS1选中的Flash对应的地址为0xFF000000~0xFF3FFFFF，RCS2选中的Flash地址由编程决定。

跳线J1用来将RCS0接到Flash1，RCS1接到Flash0，这样在Bootloader代码运行后，将Bootloader代码、Linux内核代码都烧到Flash1，节约一片512KB的Flash，同时留下RCS2、RCS3片选信号，留作以后扩展Flash用。

SDRAM
32MB的SDRAM由两片HY57V283220T组成。MPC8245的SDRAM接口使用一个片选信号CS1，同时作为两片HY57V283220T的片选，构成64位数据的SDRAM。HY57V283220T是4Bank×1M×32Bit的CMOSSDRAM，单3.3±0.3V电源供电，所有引脚与LVTTL接口兼容，所有输入和输出都以系统时钟的上升沿为参考。
CONSOLE和EMS接口电路

串行通信通过MAX232芯片实现，工作在3.3V工作电压，它的体积比较小，工作稳定。通过串口可实现对ONU的网络管理。使用常用的PHY芯片RTL8139扩展一个10Mbps网口，使得在Bootloader代码引导系统后，通过该网口下载Linux内核代码，系统运行后通过该网口对ONU进行WEB管理。

　
引言
千兆以太网无源光网络（EPON）是一种点到多点拓扑结构的光接入网技术，采用无源光器件连接局端和远端设备，实现以太网业务的透明传输，并能在同一架构中实现语音、视频等综合业务的接入。EPON作为新兴接入网技术的突出优势在于低成本、易维护和扩展性好。EPON系统由OLT与ONU构成。
　　
ONU硬件系统设计
系统硬件由嵌入式控制模块和网络交换模块两部分构成。嵌入式控制模块是ONU的控制和管理核心，它为嵌入式Linux操作系统的运行提供硬件平台，通过它来实现对网络交换模块的控制与配置，实现网络交换模块的正常运行。网络交换模块提供以太帧的交换与转发功能，嵌入式控制模块通过PCI总线与网络交换模块进行通信，访问网络交换模块内部各芯片的寄存器，对各芯片进行配置并获取各个芯片的状态信息。网络交换模块内部的交换芯片BCM5615将嵌入式控制模块对它的访问，转换为自己对网络交换模块内部各芯片的访问，这样就实现了嵌入式控制模块对网络交换模块内部各芯片的管理。

嵌入式控制模块接口设计
嵌入式处理器MPC8245简介
MPC8245由一个外设逻辑块和一个32位超标量体系结构PowerPC处理器内核构成。在外设逻辑块中集成了一个PCI桥、DUART、内存控制器、DMA控制器、EPIC中断控制器、一个消息单元和一个I2C控制器。处理器内核支持浮点运算和内存管理，具有16KB指令高速缓存（cache）,16KB数据cache和电源管理特性。MPC8245内含一外设逻辑总线，用于连接处理器内核和外设逻辑块。处理器内核可在多种不同的频率下工作。MPC8245既可用作PCIhost，也可用作PCI代理控制器。支持多达2GB的SDRAM；支持1~8组的4MB,16MB,64MB,128MB,或256MB存储器。

时钟电路
MPC8245输入时钟由33MHz的的晶振通过零延时缓冲器产生四路时钟信号，一路作为MPC8245的PCI总线时钟和内核的输入时钟，系统时钟信号OSC_IN未用，需要接地。MPC8245的引脚PLL_CFG[0:4]用于配置倍频因子，经过内部倍频器，产生SDRAM时钟和166MHz的CPU内核时钟。一路作为RTL8139的PCI总线时钟，一路作为BCM5615的PCI总线时钟。

PCI总线接口
PCI总线工作在33MHz,设计中要保证PCI时钟的时钟相位偏移小于2ns,否则，系统可能无法正常工作。MPC8245作为PCI主处理器，RTL8139和BCM5615的REQ#、GNT#分别连到MPC8245的REQ[0：1]#、GNT[0：：1]#，由MPC8245来实现总线的仲裁。利用地址线AD31,AD30来决定RTL8139、BCM5615的IDSEL,实现PCI总线配置访问时对RTL8139、BCM5615的片选。这种方法会使AD31,AD30线上增加一个负载，因此将它们的IDSEL通过1K电阻耦合到AD31、AD30上来解决负载加重的问题。PCI总线的控制信号都要求有上拉电阻，保证它们在没有驱动设备驱动总线的情况下仍然具有稳定的值，因而FRAME#、TRDY#、IRDY#、DEVSEL#、STOP#、SERR#和PERR#这些信号使用10K电阻上拉。

Flash
在MPC8245中，ROM/Flash被分为2个BANK，BANK0的地址为0xFF800000~0xFFFFFFFF，片选为/RCS0，RCS0接存储代码的存储器片选；BANK1的地址为0xFF000000~0xFF7FFFFF，片选为/RCS1。ROM/Flash/SRAM工作在不同的数据宽度（8位，16位，32位，64位）地址总线下，复位时，MPC8245的引脚MDL0、/FOE决定启动数据位宽度；复位后，硬件复位配置字决定数据的宽度。

本设计中选择512KB的Flash作为Bootloader代码存储器，系统工作在8位模式,对应的地址为0xFF800000~0xFF87FFFF。选用两片AM29LV320B分别作为Bootloader/Linux内核和文件存储器，AM29LV320B是32Mb、单3.3V电源供电的闪存，编程和擦写电压由内部产生，与JEDEC单电源闪存标准兼容；可组成4M×8Bit或2M×16Bit的存储器。可用标准EPROM编程器进行编程；存取时间最短为70ns；独立的片选(CE#)、写使能(WE#)和输出使能(OE#)控制，可减小对总线的压力。片选RCS1、RCS2分别选择两片Flash,RCS1选中的Flash对应的地址为0xFF000000~0xFF3FFFFF，RCS2选中的Flash地址由编程决定。

跳线J1用来将RCS0接到Flash1，RCS1接到Flash0，这样在Bootloader代码运行后，将Bootloader代码、Linux内核代码都烧到Flash1，节约一片512KB的Flash，同时留下RCS2、RCS3片选信号，留作以后扩展Flash用。

SDRAM
32MB的SDRAM由两片HY57V283220T组成。MPC8245的SDRAM接口使用一个片选信号CS1，同时作为两片HY57V283220T的片选，构成64位数据的SDRAM。HY57V283220T是4Bank×1M×32Bit的CMOSSDRAM，单3.3±0.3V电源供电，所有引脚与LVTTL接口兼容，所有输入和输出都以系统时钟的上升沿为参考。
CONSOLE和EMS接口电路

串行通信通过MAX232芯片实现，工作在3.3V工作电压，它的体积比较小，工作稳定。通过串口可实现对ONU的网络管理。使用常用的PHY芯片RTL8139扩展一个10Mbps网口，使得在Bootloader代码引导系统后，通过该网口下载Linux内核代码，系统运行后通过该网口对ONU进行WEB管理。

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