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嵌入式Internet接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2020-04-29 13:56:04
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供稿:網(wǎng)友

在電子設(shè)備日趨網(wǎng)絡(luò)的背景下,目前廣泛使用的以太網(wǎng)及TCP/IP協(xié)議已經(jīng)成為事實(shí)上最常用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之一,它的高速、可靠、分層及可擴(kuò)充性使得它在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越靈活,很多情況下運(yùn)用以太網(wǎng)和TCP/IP能夠簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)和降低成本。目前關(guān)于嵌入式以太網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案不是很多,其中大多是基于單片機(jī)的,缺點(diǎn)是速度慢、成本太高。DSP作為一種特殊的嵌入式微處理器系統(tǒng),具有嵌入的協(xié)處理器和用于快速數(shù)據(jù)處理的并行數(shù)據(jù)通道,在嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中引入DSP技術(shù)可以使嵌入式以太網(wǎng)變得更快、更便宜、更容易進(jìn)行功能擴(kuò)充。本文介紹了基于TMS320LF2407型的嵌入式系統(tǒng)與LAN91C111型自適應(yīng)10Mb/s/100Mb/s嵌入式以太網(wǎng)控制芯片的接口電路和實(shí)現(xiàn)方法。

1 LAN91C111嵌入式以太網(wǎng)控制器芯片

LAN91C111是SMSC公司推出的為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第三代快速以太網(wǎng)控制器。在LAN91C111芯片上集成了CSMA/CD協(xié)議的媒體層(MAC)和物理層(PHY),其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。該以太網(wǎng)控制器的主要功能特性如下。

(1)自適應(yīng)地選擇傳輸速率,支持10M/100Mbps。

(2)8KB的內(nèi)部存儲(chǔ)器用于接收和發(fā)送的緩存。

(3)支持突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸。

(4)提前發(fā)送和接收功能。

(5)支持總線8位、16位和32位的CPU訪問(wèn)。

該以太網(wǎng)控制器遵循的標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議為IEEE頒布的802.3以太網(wǎng)傳輸協(xié)議。8~32位數(shù)據(jù)總線接口單元由控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線與外部的CPU控制芯片相連。該單元還集成了E2PROM接口,所有內(nèi)部寄存器的初始值可先放在E2PROM中,自舉時(shí)通過(guò)E2PROM接口輸入到芯片中,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)初始化。總線仲裁器(Arbiter)監(jiān)視以太網(wǎng)總線的數(shù)據(jù)交流情況,一旦發(fā)生阻塞,一方面通過(guò)總線接口單元與外部CPU聯(lián)系,另一方面控制內(nèi)存控制單元(MMU),實(shí)現(xiàn)總線數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)。內(nèi)存控制單元控制8KB動(dòng)態(tài)SRAM的存儲(chǔ)情況,實(shí)現(xiàn)與DMA控制器之間的數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)。DMA控制器與總線控制器一起控制數(shù)據(jù)在DMA與以太網(wǎng)協(xié)議處理器(EPH)之間的交換。由以太網(wǎng)協(xié)議處理器輸出的數(shù)據(jù)最終經(jīng)過(guò)10M/100M的物理層直接到達(dá)以太網(wǎng)總線。

2 硬件電路組成

出于性?xún)r(jià)比的考慮,采用了DSP控制器作為主CPU。TMS320LF2407是TI公司發(fā)布的240X系列中功能最強(qiáng)的一種控制器,有很大的存儲(chǔ)空間(高達(dá)32K字的Flash程序存儲(chǔ)器,可擴(kuò)展外部64K字存儲(chǔ)器和64K字I/O尋址空間),非常適合于處理復(fù)雜的TCP/IP協(xié)議。

由于LAN91C111是為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì),其外圍電路相對(duì)比較簡(jiǎn)單,其硬件接口框圖如圖2所示。LANC91C111內(nèi)部寄存器可通過(guò)地址線A0~A15來(lái)訪問(wèn)。地址總線A1~A15與DSP的A1~A15相連,A0沒(méi)有被懸空;數(shù)據(jù)總線D0~D15與DSP的D0~D15相連,可以傳輸16位數(shù)據(jù)。D16~D32懸空(因?yàn)長(zhǎng)F2407是16位數(shù)據(jù)總線);LAN91C111的片選信號(hào)AEN由DSP的外部I/O接口選通信號(hào)IS提供。二元件的讀電平RD和寫(xiě)電平WR分別相連。LAN91C111端的中斷輸出信號(hào)INTR0送入DSP的外部中斷腳XINT1觸發(fā)中斷。TG110-S050N2是針對(duì)10M/100M以太網(wǎng)的變壓濾波器。LAN91C111模塊的Protel原理圖。

3 軟件設(shè)計(jì)

編寫(xiě)控制以太網(wǎng)接口程序的步驟如下

3.1μC/OSⅡ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)的移植

μC/OSⅡ是一種開(kāi)放源碼的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng),具有很好的實(shí)時(shí)性。它是可移植、可裁減、可固化的占先式多任務(wù)操作系統(tǒng),其大部分源碼由ANSIC語(yǔ)言編寫(xiě)。

移植工作包括以下幾個(gè)內(nèi)容:

(1)用匯編語(yǔ)言改寫(xiě)OS_CPU_A.ASM。

(2)用C語(yǔ)言改寫(xiě)OS_CPU_C。C。
(責(zé)任編輯:武林網(wǎng))

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