文档介绍：嵌入式系统在网络交换机上的应用

(理学院,物理系,应用物理学专业冯祖添)
(学号:2000145028)

内容提要:本文介绍了嵌入式系统的概念,从嵌入式系统的的角度介绍了交叉编译的开
发环境和网络交换机系统 VT6526 的硬件架构以及软件架构,介绍了相关的虚拟网(VLAN)
协议。重点阐述了 VT6526 交换机系统的 UI 界面设计。通过搭建简单的网络拓扑,
进行了相关的网络测试和验证。
关键词:嵌入式系统、VT6526、S3C4510B、UI、VLAN
教师点评:嵌入式系统的应用非常广泛,也非常流行。冯祖添同学毕业论文期间努力学
习,不仅对嵌入式系统的概念、VT6526 交换机的软硬件构造有了深入了解,还将嵌入式系
统应用在 VT6526 网络交换机上,独立完成了“Vlan Status”的界面设计,并且通过了同一
Vlan 组和不同 Vlan 组的网络在线测试。该同学工作认真,思维敏捷,独立工作能很强,很
好地完成了毕业设计。(点评教师:卫亚东职称:副教授)

第一章绪论
本论文从嵌入式系统的角度阐述了 VIA 公司的 VT6526 交换机的实现过程。从硬件和
软件上讲述了二层交换机的工作原理。在介绍 VT6526 的同时,也介绍了相关的网络协议。
本论文分为四部分。第一章是“绪论”,概述了相关的概念;第二章介绍了 VT6526 交换机
的体系架构;第三章重点论述了 UI 界面的实现过程;第四章是论文总结。毕业设计主要工
作集中在第三部分的用户界面设计上面。
什么是嵌入式系统
一般来说,嵌入式系统是“执行专用功能并被内部计算机控制的设备或者系统,嵌入式
系统不能使用通用型计算机,而且运行的是固化的软件,用术语表示就是固件,终端用户很
难或者不可能改变固件。”按照历史性、本质性、普遍性要求,嵌入式系统应定义为:“嵌入
到对象体系中的专用计算机系统”。
“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。
1.“嵌入性”:由于是嵌入到对象系统中,必须满足对象系统的环境要求,如物理环境
(小型)、电气/气氛环境(可靠)、成本(价廉)等要求。
2.“专用性”:软、硬件的裁剪性;满足对象要求的最小软、硬件配置等。
3.“计算机系统”:嵌入式系统必须是能满足对象系统控制要求的计算机系统。与上两
个特点相呼应,这样的计算机必须配置有与对象系统相适应的接口电路。
二层交换机
在互联网中,将网络(譬如两个 LAN)连接起来,要使用一些中间设备,ISO 的
术语叫中继系统。根据中继系统所在的层次,我们可以分成 4 种中继系统:
1. 物理层中继系统,即重发器。
2. 数据链路层的中继系统,HUB,网桥或者交换机。
3. 网络层中继系统,即交换机。
4. 网络层以上的中继系统,既网关。
我们经常所说的以太网交换机实际上是一个基于网桥技术的多端口第二层网络设
备,属于 OSI 第二层即数据链路层设备。它为数据帧从一个端口到另一个任意端口的
转发提供了抵时延和低开销的通路。交换机根据 MAC 地址寻址,通过交换机里面的
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MAC 地址表选择输出端口(交换机可以动态学习并更新 MAC 地址表),从而实现了数
据帧的转发。与 HUB 不同的是,交换机是有目的地选择转发网络或者端口;同时,现
代的交换机还可以支持 VLAN,实现了其他数据链路层的中继系统所不能实现的功能,
譬如广播控制,网络风暴控制等。
如图 1 所示,二层交换机工作于 ISO-OSI 体系结构模型的第二层。

图 1 ISO-OSI 体系结构模型
交换机芯片 VT6526 和 CPU S3C4510B 概述
在我们的交换机中,最重要的是两个部分:交换机芯片 VT6526 和 CPU S3C4510B。
交换机芯片 VT6526

图 2 VT6526 芯片部件功能模块图
VT6526 芯片各个部件具体功能为:
VT6526 的每一个端口都带有一个 RMAC 模块和一个 TMAC 模块,分别控制数据包的
输入与输出,它们都有 CRC 校验功能。当一个数据包要进入交换机的时候,I/O 控制模块
会通过查找转发表查找数据包的流向。数据抱或者是被丢弃,或者是被交换机转发,完全由
相关的网络协议决定。特别是当交换机工作在虚拟网络下的时候,包的处理方法就由 VLAN
的标准协议决定了。VT6526 芯片内部有专门的 SRAM 来存放数据包,每个基本的
存放单位称为 Buffer,大小 128 BYTE