解析网络存储NAS系统嵌入式微处理器设计

随着计算机网络技术的飞速发展，网络服务器的使用进一步迈进，目前在网络存储领域，内商用市场上的网络存储NAS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。本文将介绍网络存储NAS系统的设计，以及把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。

网络存储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。

系统结构

网络存储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1/10/100Mbps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(NetworkBasicInputandOutputSystem)，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。

系统硬件设技

网络存储NAS系统采用CirrusLogic公司的ARM9系列的32位微处理器EP9315作为主控制器。

EP9315主要特性介绍

EP9315内嵌先进的运行于200MHz的ARM920T微处理器内核，内核工作电压为1.8V，输入/输出电压为3.3V；内部集成了一个高性能的1/10/100Mbps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。

在网络存储NAS系统中，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MultiwordDMA和UltraDMA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。