MC9S12NE64型單片機的嵌入式以太網(wǎng)連接

摘要：本文分析基于單片機的以太網(wǎng)連接方案，介紹MC9S12NE64型16位單片機的特性及其最小系統(tǒng)的硬件設計，給出MC9S12NE64的初始化過程、主程序和TCP／IP協(xié)議棧實現(xiàn)的思想。

1 引言

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)和以太網(wǎng)的迅速發(fā)展，基于以太網(wǎng)的設備控制越來越多，發(fā)展也越來越快。目前，以太網(wǎng)(EtImmet)已經(jīng)廣泛地應用于各種計算機網(wǎng)絡，通過以太網(wǎng)及TCP／IP協(xié)議?？梢允共煌木W(wǎng)絡設備實現(xiàn)互連、交換數(shù)據(jù)。

　　用以太網(wǎng)實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡連接有多種方案。傳統(tǒng)的多器件以太網(wǎng)連接方案是通過MCU擴展以太網(wǎng)控制器來實現(xiàn)的，必要時還需要擴展外部RAM和 ROM。雖然這種方案應用起來不是很困難，但所用外部元件數(shù)量較多，系統(tǒng)開銷較大。穩(wěn)定性不高。為了解決傳統(tǒng)方案的不足，本文討論以集成以太網(wǎng)MAC層和物理層的16位單片機MC9S12NE64來實現(xiàn)單器件以太網(wǎng)連接。與多器件方案相比．單器件連接方案具有所用外部元件少、系統(tǒng)開銷小、穩(wěn)定性高、設計時間短等一系列優(yōu)點。

2 MC9S12NE64簡介

　　MC9S12NE64是Freescale公司生產(chǎn)的基于HCSl2 CPU內(nèi)核的16位單片機，利用它可以方便地實現(xiàn)單器件以太網(wǎng)連接，構成一個完整的終端節(jié)點。MC9S12NE64的內(nèi)部功能模塊框圖如圖1所示，主要特性如下：

　　采用高性能16位HCSl2CPU內(nèi)核，3．3V下工作頻率可達25MHz或10MIPS，具有優(yōu)化的C語言體系結構，可以生成十分簡潔的代碼。

　　帶有片上調(diào)試接口，可以進行實時在線仿真和調(diào)試，而無需仿真器。

集成了64KB的nash內(nèi)存和8KB的靜態(tài)RAM，能夠滿足大多數(shù)的應用場合。如果需要還可進行外部擴展。

集成了10／100Mbps以太網(wǎng)媒介訪問控制器(EMAC)，內(nèi)置標準的媒介獨立接口(MII)，可以實現(xiàn)地址識別及過濾、以太類型過濾，支持半雙工和全雙工通信，具有和8KB RAM共用可配置的EMAC緩沖區(qū)，包括一個發(fā)送緩沖區(qū)和兩個接收緩沖區(qū)，MC9S12NE64的RAM以2倍于CPU的速度運行，使得CPU和EMAC 緩沖區(qū)可以交叉存取數(shù)據(jù)。

集成了10／100Mbps以太網(wǎng)物理層(EPHY)，支持自動協(xié)商模式，支持半雙工和全雙工的通信。并具有自診斷功能。

帶有8通道10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器fADC)、4通道16位定時器、2個串行通信接口(SCI)，1個高速串行外設接口(SPI)、1個具有256種時鐘速度選項的I2C接口，具備使用鎖相回路的時鐘及復位發(fā)生器(CRG)模塊，有多達70個通用I／O口。具有80引腳TQFP-EP和112引腳LQFP兩種封裝。