用51單片機控制RTL8019AS實現以太網通訊

互聯網絡硬件、軟件的迅猛發(fā)展，使得網絡用戶呈指數增長，在使用計算機進行網絡互聯的同時，各種家電設備、儀器儀表以及工業(yè)生產中的數據采集與控制設備在逐步地走向網絡化，以便共享網絡中龐大的信息資源。在電子設備日趨網絡化的背景下，利用廉價的51單片機來控制RTL8019AS實現以太網通訊具有十分重要的意義。

1 以太網（Ethernet）協(xié)議

一個標準的以太網物理傳輸幀由七部分組成（如表1所示，單位：字節(jié)）。

                         表1 以太網的物理傳輸幀結構表

　　
除了數據段的長度不定外，其他部分的長度固定不變。數據段為46～1500字節(jié)。以太網規(guī)定整個傳輸包的最大長度不能超過1514字節(jié)（14字節(jié)為DA、SA、TYPE），最小不能小于60字節(jié)。除去DA、SA、TYPE14字節(jié)，還必須傳輸46字節(jié)的數據，當數據段的數據不足46字節(jié)時需填充，填充字符的個數不包括在長度字段里；超過1500字節(jié)時，需拆成多個幀傳送。事實上，發(fā)送數據時，PR、SD、FCS及填充字段這幾個數據段由以太網控制器自動產生；而接收數據時，PR、SD被跳過，控制器一旦檢測到有效的前序字段（即PR、SD），就認為接收數

據開始。

2 RTL8019AS以太網控制器簡介

由臺灣Realtek公司生產的RTL8019AS以太網控制器，由于其優(yōu)良的性能、低兼的價格，使其在市場上10Mbps網卡中占有相當的比例。

2.1 主要性能

（1）符號Ethernet II與IEEE802.3（10Base5、10Base2、10BaseT）標準；

（2）全雙工，收發(fā)可同時達到10Mbps的速率；

（3）內置16KB的SRAM，用于收發(fā)緩沖，降低對主處理器的速度要求；

（4）支持8/16位數據總線，8個中斷申請線以及16個I/O基地址選擇；

（5）支持UTP、AUI、BNC自動檢測，還支持對10BaseT拓撲結構的自動極性修正；

（6）允許4個診斷LED引腳可編程輸出；

（7）100腳的PQFP封裝，縮小了PCB尺寸。

2.2 內部結構

RTL8019AS內部可分為遠程DMA接口、本地DMA接口、MAC（介質訪問控制）邏輯、數據編碼解碼邏輯和其他端口。內部結構如圖1所示。

遠程DMA接口是指單片機對RTL8019AS內部RAM進行讀寫的總線，即ISA總線的接口部分。單片機收發(fā)數據只需對遠程DMA操作。本地DMA接口是把RTL8019AS與網線的連接通道，完成控制器與網線的數據交換。

MAC（介質訪問控制）邏輯完成以下功能：當單片機向網上發(fā)送數據時，先將一幀數據通過遠程DMA通道送到RTL8019AS中的發(fā)送緩存區(qū)，然后發(fā)出傳送命令；當RTL8019AS完成了上幀的發(fā)送后，再開始此幀的發(fā)送。RTL819接收到的數據通過MAC比較、CRC校驗后，由FIFO存到接收緩沖區(qū)；收滿一幀后，以中斷或寄存器標志的方式通知主處理器。FIFO邏輯對收發(fā)數據作16字節(jié)的緩沖，以減少對本地DMA請求的頻率。

2.3 內部RAM地址空間分配

RTL8019AS內部有兩塊RAM區(qū)。一塊16K字節(jié)，地址為0x4000～0x7fff；一塊32字節(jié)，地址為0x0000～0x001f。RAM按頁存儲，每256字節(jié)為一頁。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)。第0頁叫Prom頁，只有32字節(jié)，地址為0x0000～0x001f，用于存儲以太網物理地址。

要接收和發(fā)送數據包就必須通過DMA讀寫RTL8019AS內部的16KB RAM。它實際上是雙端口的RAM，是指有兩套總線連接到該RAM，一套總線RTL8019AS讀或寫該RAM，即本地DMA；另一套總線是單片機讀或寫該RAM，即遠程DMA。

2.4 I/O地址分配

RTL8019AS具有32位輸入輸出地址，地址偏移量為00H～1FH。其中00H～0FH共16個地址，為寄存器地址。寄存器分為4頁：PAGE0、PAGE1、PAGE2、PAGE3，由RTL8019AS的CR（Command Register命令寄存器）中的PS1、PS0位來決定要訪問的頁。但與NE2000兼容的寄存器只有前3頁，PAGE3是RTL8019AS自己定義的，對于其他兼容NE2000的芯片如DM9008無效。遠程DMA地址包括10H～17H，都可以用來做遠程DMA端口，只要用其中的一個就可以了。復位端口包括18H～1FH共8個地址，功能一樣，用于RTL8019AS復位。

3 接口電路設計

下面介紹51系列單片機與RTL8019AS的接口電路，實現的網絡接口采用UTP（無屏蔽雙絞線）RJ-45接口。

圖2給出了89C52單片機控制RTL8019AS實現以太網通訊的接口電路框圖。用到的主要芯片有80C52、RTL8019AS、93C46（64