嵌入式以太網(wǎng)不僅可用于工業(yè)現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)的自動上網(wǎng)功能,，而且還可以用于信息家電的以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，具有很好的發(fā)展前景,。文章介紹基于TMS320LF2407型DSP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)控制的接口電路及軟硬件實(shí)現(xiàn)方法,。

　　1 引言

　　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,。　　

　　2 LAN91C111

　　LAN91C111是SMSC公司為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)推出的第三代快速以太網(wǎng)控制器,。LAN91C111的芯片上集成了遵循SMSC/CD協(xié)議的MAC(媒體層)和PHY(物理層),，符合IEEE802.3/802.U-100Base-Tx/10Base-T規(guī)范，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,。該以太網(wǎng)控制器的主要功能如下：

　　·自適應(yīng)地選傳輸速率,，支持10Mb/s/100Mb/s;

　　·充分支持全雙工交換式以太網(wǎng);

　　·支持突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸;

　　·8k字節(jié)的內(nèi)部存儲器用作接收發(fā)送的FIFO緩存;

　　·增強(qiáng)式能量管理功能;

　　·支持總線8位、16位,、32位的CPU訪問;

　　·提前發(fā)送和接收,。

　　LAN91C111以太網(wǎng)控制器遵循IEEE頒布的802.3以太網(wǎng)傳輸協(xié)議。其8-32位數(shù)據(jù)總線接口單元通過控制總線,、地址總線和數(shù)據(jù)總線與外部的CPU相連,。外部數(shù)據(jù)可以8位、16位或32位的方式與LAN91C111進(jìn)行交換,。該電路還集成了EEPROM接口,，自舉時再通過EEOROM接口輸入到芯片中，從而實(shí)現(xiàn)自動初始化,?？偩€仲裁器(Arbiter)用來監(jiān)視以太網(wǎng)總線的數(shù)據(jù)交流情況，一旦發(fā)生阻塞,，仲裁器一方面通過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)存控制單元可控制8kB動態(tài)SRAM的存儲情況,，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DMA與以太網(wǎng)協(xié)議處理器(EPH)之間的數(shù)據(jù)交換,。以太網(wǎng)協(xié)議處理器(EPH)之間的數(shù)據(jù)交換,。以太網(wǎng)協(xié)議處理器出來的數(shù)量最終經(jīng)過10Mb/s/100Mb/s的物理層(PHY)直接到達(dá)以太網(wǎng)總線?！　?/p>

　　3 硬件電路組成

　　出于性價比的考慮,，選用DSP控制器作為主CPU。TMS320LF2407是TI公司發(fā)布的一款高性價比的,，適用于工業(yè)控制領(lǐng)域的DSP,。該系列具有強(qiáng)大的指令系統(tǒng),、較強(qiáng)的靈活性、高速的數(shù)學(xué)處理功能及全新的內(nèi)部結(jié)構(gòu),，可廣泛用于通信,、計(jì)算機(jī)、商業(yè),、工業(yè),、軍事等領(lǐng)域。TMS320LF2407是240X系列控制器中功能最強(qiáng)的一款,，采用低功耗CMOS技術(shù),，具有30MI/s的執(zhí)行速率，片上還集成了豐富的外圍部件(EVM,、A/D模塊,、CAN、SCI,、SPI及JTAG),。TMS320LF2407的工作頻率較高(40MHz)，存貯空間較大(高達(dá)32k字的FLASH程序存儲器,，可擴(kuò)展外部64k字存儲器,，64k字I/O尋址空間)，非常適合處理復(fù)雜的TCP/IP協(xié)議,。

　　由于LAN91C111是專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的,，因此，其外圍電路相對比較簡單,。它和沒有DMA傳輸性能的16位DSP(TMS320LF2407)及TG110-S050N2型電磁耦合變壓器構(gòu)成的嵌入式以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示,。圖中，地址總線A1-A15相連,。A0沒有被LAN91C111使用,，懸空;數(shù)據(jù)總線D0-D15相連，用于16位數(shù)據(jù)傳輸,。LAN91C111端D16-D32懸空;LAN91C111的片選信號AEN由DSP的外部I/O接口選通信號IS提供,。二個元件的讀電平RD、寫電平WR分別相連,。LAN91C111的中斷輸出信號INTRO送入DSP的外部中斷腳XINT1觸發(fā)中斷。嵌入式以太網(wǎng)通信模塊的電路原理如圖3所示,。

　　嵌入式以太網(wǎng)不僅可用于工業(yè)現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)的自動上網(wǎng)功能,，而且還可以用于信息家電的以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，具有很好的發(fā)展前景,。文章介紹基于TMS320LF2407型DSP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)控制的接口電路及軟硬件實(shí)現(xiàn)方法,。

　　TX INT：當(dāng)TX completion FIFO不為空時置1e;

　　TX EMPTY INT:當(dāng)TX FIFO為空時置to;

　　AUTO RELEASE：如果置為1,，發(fā)送包成功后，packet number不寫到TX completion FIFO中,，而且它所使用的存儲空間被自動釋放,。　　

　　(7)使用“每發(fā)送一個包產(chǎn)生一個中斷”方案時,，AUTO RELEASE=0,，該方案的流程如上文所述。使用“每發(fā)送一個序列的包產(chǎn)生一個中斷”方案時允許TX EMPTY INT和TX INT,，AUTORELEASE=1,，當(dāng)發(fā)送完FIFO中的最后一個包后，產(chǎn)生TX EMPTY INT中斷,。若出現(xiàn)嚴(yán)重的發(fā)送錯誤,，則產(chǎn)生TX INT中斷，同時將發(fā)送失敗的包的packet number保存到FIFO Ports寄存器,，這樣DSP就可以知道發(fā)送過程停止了,。這種方案可以減少DSP的負(fù)擔(dān)，而且存儲空間的釋放也更迅速,。當(dāng)AUTO RELEASE=1時,，DSP不能得到成功發(fā)送包的packet number。

　　4.2.3 接收數(shù)據(jù)包流程

　　(1)DSP設(shè)置receive control寄存器中的RXEN位,，允許接收包,。

　　(2)含有正確地址的包被接收到，從MMU請求存儲空間,，并分派一個packet number,，內(nèi)部的DMA邏輯產(chǎn)生連續(xù)的地址，并將接收到的字寫到memory中,，如果超界,，包被丟棄，存儲空間被釋放,。當(dāng)檢測到包的結(jié)束,，Status Word被寫到接收包的最前面，byte count寫到第二個字,。如果CRC校驗(yàn)正確,，packet number被寫到RX FIFO，由于RX FIFO非空時,，因此將產(chǎn)生RCV INT中斷;如果RCR校驗(yàn)不正確,，則存儲空間被釋放，而且不產(chǎn)生中斷。

　　(3)DSP接收到中斷后開始執(zhí)行中斷處理程序,，首先讀入Interrupt Status寄存器,，如果產(chǎn)生接收中斷(RCV INT位為1)，則可從FIFO ports寄存器得到接收包的packet number,，而且可從data register將接收包傳送到DSP的內(nèi)存或外存中,。當(dāng)處理結(jié)束，DSP向處理器發(fā)送REMOVE AND RELEASE FROM TOP OF RX命令(即設(shè)置寄存器MMUCOM為0x0060)以釋放使用的存儲空間和packet number,。

　　5 結(jié)束語

　　該系統(tǒng)能夠正確地接入快速以太網(wǎng),，具備100/10Mbit/s、全雙工/半雙工自適應(yīng)等多種功能,，符合IEEE802.3/802.3μ-100Base-TX/1Obase-T規(guī)范,，其嵌入式以太網(wǎng)接口支持RJ45和以太網(wǎng)的連接，可以通過以太網(wǎng)接入Internet,，從而實(shí)現(xiàn)從Internet上監(jiān)控嵌入式設(shè)備,。