基于ARM LPC2210的以太網(wǎng)RTL8019AS驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計
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本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201611/316897.htmEmail:jibo.tiger@gmail.com
開發(fā)環(huán)境硬件環(huán)境:LPC2200
操作系統(tǒng):UC/OS-II操作系統(tǒng)
編譯環(huán)境:ADS1.2
Update-Time: 2011年2月28日星期四
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但不排斥別人轉(zhuǎn)載tiger-john的文章,只是請您注明出處并和本人
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一.系統(tǒng)硬件概述
1.1.ARM LPC2210芯片簡介
LPC2210是Philips公司推出的微處理器,帶有16 KBRAM,76個通用I/O口,12個獨立外部中斷引腳,集成有8通道的10位A/D,能夠基于芯片設(shè)計復(fù)雜的系統(tǒng)。
1.2.RTL8019AS芯片簡介
?RTL8019AS是臺灣Realtek半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器,其性能包括:支持EthernetII和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn);支持8/16位數(shù)據(jù)總線;內(nèi)置16 KWord的SRAM;全雙工,收發(fā)同時達(dá)到10 Mb/s;支持BNC,AUI,UTP介質(zhì)。RTLS019AS可提供100腳的TQFP封裝,減少了PCB面積,更適合于嵌入式系統(tǒng)。
1.3.HR901170A芯片簡介
HR901170A是漢仁電子有限公司生產(chǎn)的RJ45接口連接器(帶網(wǎng)絡(luò)變壓器/濾波器),該連接器滿足IEEES02.3和IEEE902.3ab標(biāo)準(zhǔn),能夠較好地抑制電磁干擾。通過HR901170A系統(tǒng)就可以連接到以太網(wǎng)上。
注:RTL8019AS與網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)之間的連接由Rj45接頭HR901170A完成。
二RTL8019AS芯片工作原理
2.1RTL8019AS寄存器及其映射方式
?RTL8019AS寄存器采用內(nèi)存映射的方式。映射地址根據(jù)具體的硬件連接方式不同而不同。在LPC2210開發(fā)板中RTL8019AS在CPU的存儲空間上映射的基地址為0X83400000。
?LPC2210通過16位DMA方式實現(xiàn)對RTL8019AS雙口RAM的訪問,另外使用P0.8控制RTL8019AS芯片復(fù)位,使用以太網(wǎng)接口時必須將P0.8設(shè)置為輸出模式,并且將跳線器JP8_NET_RST短接。RTL8019AS芯片中的中斷輸出與P0.9(EINT3)相連,當(dāng)需要使用RTL8019AS中斷時必須將P0.9設(shè)置為EINT3功能,并且將跳線器JP8_NET_INT短接。
2.2RTL8019AS內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理
1>RTL8019AS芯片內(nèi)部具有一個16Kbytes的雙口RAM作為數(shù)據(jù)FIFO,它從邏輯上可劃分為64個256字節(jié)的頁,每一個頁面包括16個寄存器,每個寄存器均是8位。在不同的頁面下,同一個端口對應(yīng)不同的寄存器。
2>一般將RAM的前12頁(即0X4000~0X4bff)存儲區(qū)作為發(fā)送緩沖區(qū);后52頁(即0x4c00~0x7fff)存儲區(qū)作為接收緩沖區(qū);頁的地址就是地址的高8位(即0x40~0x4b;0x4c~0x7f);第0頁叫Prom頁,只有32字節(jié),地址為0x000~0x001f,用于存儲以太網(wǎng)物理地址。
說明:
?寄存器和內(nèi)置RAM是網(wǎng)卡功能實現(xiàn)的載體,驅(qū)動程序也是通過對它們的操作完成CPU所指令的任務(wù)。驅(qū)動程序所涉及的寄存器主要在Page0和Page1。
?至于內(nèi)置RAM,在Jumper模式下我們只需要關(guān)心其收發(fā)緩存部分。偏移地址從0x4000開始至0x7FFF的16KB RAM區(qū)域構(gòu)成8019的收發(fā)緩存,它以256字節(jié)為單位劃分為64頁(Page),頁地址為0x40 ~ 0x7F,發(fā)送和接收緩存所分配的頁數(shù)可以由驅(qū)動程序設(shè)定。一種比較常見的分配方式為[0x40,0x4C)用作發(fā)送,[0x4C,0x80)用作接收,這也是本例所采用的配置。
3>接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包是通過DMA讀寫RTL8019AS內(nèi)部的16K B RAM,它是雙端口的RAM,即有兩套總線連接到該RAM。
如圖2:
?一套總線是RTL8019AS讀或?qū)懺揜AM,即本地DMA;
?另一套總線是LPC2210讀或?qū)懺揜AM,即遠(yuǎn)程DMA。
4>本地DMA大部分工作由RTL8019AS自動完成,驅(qū)動程序只需要在初始化RTL8019AS時設(shè)置緩沖環(huán)的大小(最大不超過64KB),即寄存器PSTRT和PSTOP的值,同時使PSTART=BNRY(邊界寄存器)=CURR+1(當(dāng)前頁面指針寄存器)。
5>遠(yuǎn)程DMA操作由外部微處理器完成,RTL8019AS有遠(yuǎn)程讀(Remote Read),遠(yuǎn)程寫(Remote Write)和包發(fā)送(Send Packet)三種工作模式,由命令寄存器(CR)中的RD0,RD1和RD2位控制。其中遠(yuǎn)程讀和遠(yuǎn)程寫的工作相似,都是先賦值遠(yuǎn)程DMA的起始地址寄存器(RSAR0,RSAR1)和遠(yuǎn)程DMA字節(jié)計數(shù)器(RBCR0,RBCR1),然后在RTL8019AS的遠(yuǎn)程DMA端口讀寫即可。包發(fā)送操作用于數(shù)據(jù)發(fā)送,只需要發(fā)送一個包發(fā)送命令,就可以在RTL8019AS的遠(yuǎn)程DMA端口讀取RAM中接收的數(shù)據(jù)。當(dāng)執(zhí)行這個指令時,RTL8019AS就自動設(shè)置了起始地址寄存器和字節(jié)計數(shù)器,邊界寄存器(BNRY)指向下一個數(shù)據(jù)幀。
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關(guān)于具體的寄存器功能請大家查看RTL8019AS的數(shù)據(jù)手冊。
三以太網(wǎng)驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計說明
3.1以太網(wǎng)驅(qū)動系統(tǒng)概述
以太網(wǎng)RTL8019AS驅(qū)動系統(tǒng)的內(nèi)容是完成對芯片初始化,接收數(shù)據(jù)包和發(fā)送數(shù)據(jù)包模塊的編寫。發(fā)送數(shù)據(jù)包時,驅(qū)動程序把要發(fā)送的數(shù)據(jù)按指定格式寫入芯片并啟動發(fā)送命令,RTL8019AS會自動把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成物理幀格式在物理信道上傳輸。反之,當(dāng)接收數(shù)據(jù)報時,RTL8019AS收到物理信號后將其還原成數(shù)據(jù),按指定格式存放在RAM中,以便主機程序取用。驅(qū)動程序通過控制RTL8019AS內(nèi)部寄存器以及DMA端口,來實現(xiàn)芯片初始化,接收數(shù)據(jù)報和發(fā)送數(shù)據(jù)報的任務(wù)。
3.2 RTL8019AS以太網(wǎng)驅(qū)動系統(tǒng)的組成
?芯片初始化模塊:初始化模塊是針對以太網(wǎng)RT8019AS進(jìn)行的初始化設(shè)置,使其能正常芯片復(fù)位,設(shè)置芯片寄存器及啟動芯片。
?發(fā)送數(shù)據(jù)報模塊:所有的數(shù)據(jù)發(fā)送都要通過該模塊發(fā)送
?接收數(shù)據(jù)報模塊:查詢是否有新數(shù)據(jù)包并接收進(jìn)緩沖區(qū)
?寫數(shù)據(jù)子模塊:把數(shù)據(jù)寫入RTL8019AS芯片中
?讀數(shù)據(jù)子模塊:從RTL8019AS中把數(shù)據(jù)讀出
?設(shè)置芯片物理地址子模塊:將物理地址寫入RTL8019AS(PAR0~PAR5)寄存器中。
?頁面切換模塊:頁面切換功能,可選擇0,1,2三頁,第四頁作為芯片保留。
四.芯片初始化模塊
4.1芯片初始化模塊的功能
初始化LPC2210與設(shè)備相關(guān)的控制管腳和初始化RTL8019AS相關(guān)控制寄存器
4.2芯片初始化模塊的組成
1>選擇引腳:
使用P0.8引腳控制RTL8019AS芯片復(fù)位時,要將P0.8設(shè)置為輸出模式
2>復(fù)位芯片
?設(shè)置P0.8為輸出高電平,控制RTL8019AS硬件復(fù)位
?向RTL8019AS的0x1f號寄存器寫入00使RTL8019AS軟件復(fù)位。
3>使RTL8019AS芯片停止
配置命令寄存器(CR):配置CR寄存中的RD2,RD1,RD0三位為100使DMA為停止模式,配置STA,STP位為01。使8019芯片停止,為進(jìn)行寄存器設(shè)置做準(zhǔn)備。
4>設(shè)置RTL8019寄存器
設(shè)置RTL8019AS芯片寄存器,主要完成對以下幾個寄存器的初始化:
?RBCR0,RBCR1:配置遠(yuǎn)程DMA字節(jié)計數(shù)寄存器
?PSTART:配置接收緩沖區(qū)的起始頁地址
?PSTOP:配置接收緩沖區(qū)的結(jié)束頁的地址
?TPSR:配置發(fā)送緩沖區(qū)的起始地址
?BNRY:配置邊界寄存器(讀指針)
?CURR:配置當(dāng)前的接收結(jié)束頁地址(寫指針)
1)設(shè)置遠(yuǎn)程DMA字節(jié)計數(shù)寄存器(RBCR0,RBCR1):初始化遠(yuǎn)程DMA字節(jié)計數(shù)器為0
2)設(shè)置接收配置寄存器(RCR)和傳輸配置寄存器(TCR)
在配置寄存器時,要與外部網(wǎng)絡(luò)斷開(因此設(shè)置接收配置寄存器的MON位,和傳輸配置寄存器的LOOPBACK,與外網(wǎng)斷開)。
3)設(shè)置數(shù)據(jù)配置寄存器(DCR):設(shè)置FT1,FT0位為10進(jìn)行FIFO的選擇;設(shè)置ARM位為0,使其不發(fā)送命令包;設(shè)置LS位為1,使其為正常模式;LAS位必須為0;設(shè)置BOS位為1,使其為大端格式(即高字節(jié)在低地址中);設(shè)置WTS位為1,使其為字長度的DMA傳送(16字節(jié)DMA傳送)
4)初始化接收緩沖區(qū)容量為:0x4c~0x7f(PSTART=0X4C,PSTOP=0x80)共52個頁。
?設(shè)置頁面起始寄存器(PSTART):初始化頁面接收緩沖環(huán)的起始地址為0x4c。
?設(shè)置頁面終止寄存器(PSTOP):初始化頁面接收緩沖環(huán)的結(jié)束地址為0X80。
5)初始化發(fā)送緩沖區(qū)容量為:0x40~0x4b(TPSR=0X40,BNRY=0X4C)共12頁,可存儲兩個最大以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。(每一頁256字節(jié),256*12=3072,而一個以太網(wǎng)最大數(shù)據(jù)包為1518)。
?設(shè)置頁面邊界寄存器(BNRY讀指針):初始化頁面最后一次頁面接收緩沖環(huán)的地址為0X4C。
?設(shè)置頁面?zhèn)鬏斊鹗技拇嫫?TPSR):初始化傳輸包的頁面開始地址為0x40。
6)初始化中斷狀態(tài)寄存器和中斷屏蔽寄存器。
?設(shè)置中斷狀態(tài)寄存器(ISR):清除所有中斷標(biāo)志位。
?設(shè)置中斷允許寄存器(IMR):初始化使能OVW(溢出中斷)和PRX(接收包無錯誤中斷).
7)設(shè)置當(dāng)前頁面寄存器(CURR):設(shè)置當(dāng)前頁面地址為0x4d
注:該寄存器指出首先接收緩沖器頁面地址。這個寄存器用來對數(shù)據(jù)包的接收(為寫頁指針)。
8)設(shè)置組播地址寄存器(MR0~MR7):初始化組播地址為0。
說明:組播地址寄存器用于提供為CRC邏輯提供,組播地址的過濾位。
9)設(shè)置芯片物理地址:
調(diào)用寫數(shù)據(jù)子模塊將實際地址寫入MAC地址寄存器(PAR0~PAR05)中。
這些寄存器用于記錄本以太網(wǎng)節(jié)點的MAC地址,并用于對比接收包的目標(biāo)地址是否一致而決定接收還是放棄。
10)設(shè)置傳輸配置寄存器(TCR)和接收配置寄存器(RCR)為正常模式,與外部網(wǎng)絡(luò)連接
5>設(shè)置芯片啟動
6>配置中斷狀態(tài)寄存器(ISR)清除所有中斷標(biāo)志位
4.3芯片初始化模塊的接口
芯片初始化模塊調(diào)用了寫數(shù)據(jù)子模塊,頁面切換子模塊和設(shè)置芯片物理地址子模塊
?設(shè)置芯片物理地址子模塊:將物理地址寫入RTL8019AS芯片中。
?寫數(shù)據(jù)子模塊:將數(shù)據(jù)寫入RTL8019AS芯片中
?頁面切換子模塊:可選擇Page0,Page1,Page3三個頁面。
4.3芯片初始化模塊程序
/****************************Copyright(c)********************
**西安郵電學(xué)院
**graduate school
**XNMS實驗室
**Author:冀博
**Time:2011年2月21日
**http://blog.csdn.net/tigerjb
**
****************************Copyright(c)********************/
/**********************************************************
**函數(shù)原型:voidInitNic()
**入口參數(shù):無
**返回值:無
**說明:對芯片的工作寄存器進(jìn)行設(shè)置,各個寄存器的用法可參考文檔和
**絡(luò)芯片的數(shù)據(jù)手冊
**********************************************************/
void InitNic(uint8 num)
{
uint8i;
uint8j;
//使P0.8引腳為輸出
IODIR=IODIR|NET_RST;
//向P0.8引腳寫1,硬件復(fù)位
IOCLR=NET_RST;
for(i=0;i<200;i++)
{
for(j=0;j<200;j++);
}
IOSET=NET_RST;
for(i=0;i<200;i++)
{
for(j=0;j<200;j++);
}
IOCLR=NET_RST;
for(i=0;i<200;i++)
{
for(j=0;j<200;j++);
}
//軟件復(fù)位
WriteToNet(0x1f,0x00);
for(i=0;i<200;i++)
{
for(j=0;j<200;j++);
}
//使芯片處于停止模式,這時進(jìn)行寄存器設(shè)置
WriteToNet(0x00,0x21);
//延時10毫秒,確保芯片進(jìn)入停止模式
for(i=0;i<200;i++)
{
for(j=0;j<200;j++);
}
page(0);
//設(shè)置遠(yuǎn)程DMA起始地址寄存器(RBCR0,RBCR1)為0
WriteToNet(0x0a,0x00);
WriteToNet(0x0b,0x00);
//設(shè)置接收配置寄存器(RCR)和傳輸寄存器(TCR)
WriteToNet(0x0c, 0xe0);
WriteToNet(0x0d, 0xe2);
//設(shè)置數(shù)據(jù)配置寄存器DCR
WriteToNet(0x0e,0xcb);
//初始化接受緩沖區(qū)容量為0X4C~0X7F(PSTART=0X4C,PSTOP=0X80)
WriteToNet(0x01,0x4c);
WriteToNet(0x02,0x80);
//初始化發(fā)送緩沖區(qū)容量為0X40~0x4b(TPSR=0X40,bnry=0x4c)
WriteToNet(0x03,0x4c);
WriteToNet(0x04,0x40);
/*初始化中斷寄存器(ISR和IMR)清除所有中斷標(biāo)志位,使能OVW和PRX中斷
*/
WriteToNet(0x07,0xff);
WriteToNet(0x0f,0x11);
//初始化當(dāng)前頁面寄存器CURR=BNRY+1
page(1);
WriteToNet(0x07,0x4d);
//初始化組播地址寄存器(MR0~MR5)
WriteToNet(0x08,0x00);
WriteToNet(0x09,0x00);
WriteToNet(0x0a,0x00);
WriteToNet(0x0b,0x00);
WriteToNet(0x0c,0x00);
WriteToNet(0x0d,0x00);
WriteToNet(0x0e,0x00);
WriteToNet(0x0f,0x00);
//將物理地址寫入MAC(PAR0~PAR5)寄存器中
SetMacID(NetPort[num].My_Mac);
page(0);
/*設(shè)置傳輸配置寄存器(TCR)和接收配置寄存器(RCR),將芯片設(shè)置成正常模式,跟外部網(wǎng)絡(luò)連接
*/
WriteToNet(0x0c,0xcc);
WriteToNet(0x0d,0xe0);
//啟動芯片開始工作
WriteToNet(0x00,0x22);
//清除所有中斷標(biāo)志位
WriteToNet(0x07,0xff);
}
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