以嵌入式微处理器和嵌入式操作系统为核心的嵌入式技术是近年来一项新兴的热门技术，特别是以ARM公司的32位IP核为基础的ARM嵌入式微处理器，以其高性能、低功耗、低成本等优势，得到了广泛的应用。然而，目前在网络存储领域，内商用市场上的网络存储系统大都采用x86等成熟的硬件平台和商业化操作系统，成本昂贵、核心技术知识产权受保护。本文提出把ARM9微处理器和源码开放的嵌入式Linux操作系统应用在网络存储领域，构建一个附网络存储NAS(Networkattached Storage)基本系统，拓展了ARM9微处理器的应用，也为NAS系统的发展提供了方向。
  
      NAS系统是一个具有专一功能的网络存储系统，可实现与网络设备直接连接，使客户机与存储器之间直接传送数据；结合具有开放式、强大和稳定的网络性能的嵌入式Linux操作系统，内置与网络连接所需的协议，能实现低成本、即插即用、管理和设置简单的存储系统。
  
      1 系统结构
  
      NAS系统把存储设备和网络接口集成在一起，直接通过网络存取数据，使其成为专用的网络文件存储及文件备份设备。因此，一个基本的NAS系统应包括基本的硬件设备、接口，操作系统，网络通信和上层应用程序4个部分。
  
      在硬件方面，系统采用32位的嵌入式微处理器EP9315作为主CPU。由于EP9315集成1/10/100 Mbps的以太网LAN控制器，因此只需外接物理层（PHY）接口芯片，即可实现稳定、高效率的以太网接入。在操作系统方面，作为一个只需要实现网络存储和文件管理的系统，应该采用面向存储的专用操作系统。基于Linux强大和稳定的网络功能、源代码的开放性，系统选用嵌入式Linux作为NAS的操作系统；通过对Linux的裁剪，去掉许多通用的功能，能大大提高设备的性能。
  
      网络通信方面： 由于NAS服务器采用Linux操作系统，客户机PC一般都是Windows系统，Linux系统支持TCP/IP协议,但是不支持NetBIOS(Network Basic Input and Output System)，因此两者之间的通信需要一个中介。本系统利用Samba来实现个功能。
  

  
      在应用程序方面：NAS设备的远程访问和管理以及数据传输，都需要相应的应用程序来支持；否则，即使将NAS接入网络中，对用户来说它也只是个无法访问的“黑箱”。本系统的应用程序实现了硬盘管理、用户和组管理、网络配置、系统时间设置、网络共享管理等。NAS系统设计框图如图1所示。
  
      2 系统硬件设技
  
      系统采用Cirrus Logic公司的ARM9系列的32位微处理器EP9315作为主控制器。
  
      2.1 EP9315主要特性介绍[2]
  
      EP9315内嵌先进的运行于200 MHz的ARM920T微处理器内核，内核工作电压为1.8 V，输入/输出电压为3.3 V；内部集成了一个高性能的1/10/100 Mbps以太网媒体访问控制器（MAC），通过与支持MII接口的外置PHY(物理层接口)简单连接，系统即可实现高性能、低开销的Internet访问功能。
  
      EP9315的IDE接口可以支持与两个ATAPI工业标准兼容设备的连接，支持主模式和从模式，其内部的DMA控制器支持Multiword DMA和Ultra DMA模式的数据传输。EP9315的其他特性还有：通用存储器接口（SDRAM、SRAM、ROM和Flash），Raster/LCD接口，带12位A/D转换器的触摸屏接口，键盘接口，UART接口，3通道USB2.0全速主口，12通道DMA控制器等。其丰富的外围接口大大降低了系统开发费用。
  
      2.2 硬件电路
  
      NAS系统主要硬件结构框图如图2所示[3]。
  

      其中主要部分功能描述如下：
  
      复位电路 实现系统上电复位和在系统工作时用户按键复位。电源电路 为12 V―5 V、5 V―3.3 V和5 V―1.8 V的电压转换。IDE硬盘需要12 V电压，EP9315微处理器的内核工作电压为1.8 V，其片内功能模块的工作电压为3.3 V，电压转换采用7805和LM1117系列转换器实现。电源管理系统功能框图如图3所示。
  

      RS232接口电路 用于与上位PC机的串口通信，通过串口实现对操作系统的开发、调试。在系统的初始状态，EEPROM和Flash存储器均为空，此时需要设置系统启动配置模式为16位串行启动，以把初始化代码写到Flash中。
  
      JTAG调试接口 可对芯片内部的所有部件进行访问，通过该接口对系统进行软、硬件调试和编程，进行应用程序的开发、调试。
  
      Flash存储器 用于存放用户应用程序、嵌入式Linux操作系统以及其他在系统掉电后需要保存的用户数据等。
  
      SDRAM存储器 为系统程序的运行空间，系统及用户数据、堆栈均位于SDRAM存储器中。
  
      EIDE接口 用于实现IDE硬盘的接入。
  
      1/10/100 Mbps以太网物理层接口 为系统提供以太网接入的物理通道。本系统通过该接口接上以太网物理层接口芯片KS8721BL，来实现高速的以太网接入，大大简化了系统的硬件电路设计。
  
      3 NAS系统的软件设计
  
      当完成系统的硬件设计与调试以后，接下来的就是嵌入式Linux操作系统的移植以及NAS应用程序的开发。NAS系统的软件主要包括嵌入式Linux操作系统，设备驱动程序、文件共享协议及应用程序。NAS系统软件的体系结构如图4所示。
  

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