TMS320C54x DSP的以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì)

摘要：介紹以太網(wǎng)控制器RTL8019AS的主要性能特點(diǎn)、引腳功能及寄存器，給出了利用RTL8019AS實(shí)現(xiàn)TMS320C54x DSP與以太網(wǎng)互連的接口電路，接口方式為跳線模式。通過(guò)該接口可實(shí)現(xiàn)DSP與DSP或DSP與PC機(jī)間的網(wǎng)絡(luò)互連。關(guān)鍵詞：以太網(wǎng) DSP 接口 以太網(wǎng)產(chǎn)品供應(yīng)商多、用戶組網(wǎng)方便、費(fèi)用低。以太網(wǎng)是當(dāng)今最受歡迎的局域網(wǎng)之一，而數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）正加速進(jìn)入嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，如何將DSP與以太網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)DSP與DSP或DSP與計(jì)算機(jī)間的網(wǎng)絡(luò)互連顯得非常重要。目前還未見(jiàn)到自帶以太網(wǎng)接口的DSP，本文介紹以太網(wǎng)控制器RTL8019AS的主要特點(diǎn)、性能及操作方法，并給出TMS320C54x DSP[1]（以下簡(jiǎn)稱C5402）通過(guò)RTL8019AS與以太網(wǎng)互連的接口方法。 1 RTL8019AS介紹 RTL8019AS[2]是臺(tái)灣readlted公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器，支持IEEE802.3；支持8位或16位數(shù)據(jù)總線；內(nèi)置16KB的SRAM，用于收發(fā)緩沖；全雙工，收發(fā)同時(shí)達(dá)到10Mbps；支持10Base5、10Base2、10BaseT,并能自動(dòng)檢測(cè)所連接的介質(zhì)，在ISA總線網(wǎng)卡中占有相當(dāng)比例。RTL8019AS與主機(jī)有3種接口模式，即跳線模式、PnP模式和RT模式。本文主要介紹便于DSP應(yīng)用的跳線模式，因此下面主要介紹與跳線模式有關(guān)的引腳、寄存器及操作。 1.1 引腳介紹 RTL8019AS可提供100腳的TQFP封裝，其引腳可分為電源及時(shí)鐘引腳、網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)接口引腳、自舉ROM及初始化EEPROM接口引腳、主處理器接口引腳、輸出指示及工作方式配置引腳。由于本文主要討論非PC環(huán)境下的以太網(wǎng)接口，該接口不必具有即插即用功能（PnP）和遠(yuǎn)程自舉加載功能，因此不介紹RTL8019AS與自舉ROM、初始化EEPROM接口的引腳。其余各部分引腳的功能如表1所示。表1 RTL8019AS部分引腳 與網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)接口引腳 AUI輸入用于外部MAU檢測(cè)CD+，CD-輸入AUI沖突，接收來(lái)自MAU的沖突Rx+,Rx-輸入AUI接收，接收MAU的輸入信號(hào)Rx+,Tx-輸出AUI發(fā)送，往MAU的輸出信號(hào)TPRx,TPRx-輸入從雙絞線接收的差分輸入信號(hào)TPRx，TPTx-輸出發(fā)往雙絞線的差分輸出信號(hào)與主處理器接口的引腳 AEN輸入I/O端口操作允許INT7～0輸出中斷輸出IOCS16輸出16位I/O口方式IOR IOW輸入端口讀、寫控制IOCHRDY輸出I/O通道準(zhǔn)備好SMEMR SMEMW輸入存儲(chǔ)器讀、寫控制RSTDRV輸入復(fù)位SA 19～0輸入20位地址總線SD 15～0雙向16位數(shù)據(jù)總線發(fā)光二極管輸出引腳LEDBNC輸出介質(zhì)類型指示LED0、LED1、LED2輸出指示控制器的工作狀態(tài)工作方式配置引腳JP輸入置位時(shí)選擇跳線模式，復(fù)全時(shí)選擇無(wú)跳線模式PNP輸入置位時(shí)進(jìn)入PnP模式（JP=0）IOS3～0輸入I/O口基地址選擇PL1～0輸入介質(zhì)類型選擇IRQS2～0輸入用于在INT70中選擇一個(gè)作為斷輸出1.2 寄存器介紹 RTL8019AS片內(nèi)寄存器分為NE2000寄存器組和PnP寄存器組（本文不介紹PnP寄存器組）。NE2000寄存器組地址如表2所示。NE2000寄存器分為4頁(yè)，都映射到16個(gè)I/O端口地址上。主機(jī)通過(guò)命令寄存器（CR）中的PS0、PS1位來(lái)尋址不同的頁(yè)，通過(guò)16個(gè)I/O口地址來(lái)尋址頁(yè)內(nèi)寄存器。表2 RTL8019AS 寄存器地址表 　page0page1page2page3　[R][W][R/W][R][R][W]00CRCRCRCRCRCR01CLDA0PSTARTPAR0PSTART9346CR9346CR02CLDA1PSTOPPAR1PSTOPBPAGEBPAGE03BNRYBNRYPAR2-CONFIG0-04TSRTPSRPAR3TPSRCONFIG1CONFIG105NCRTBCR0PAR4-CONFIG2CONFIG206FIFOTBCR1PAR5-CONFIG3CONFIG307ISRISRCURR---08CRDA0RSAR0MAR0-CSNSAV-09CRDA1RSAR1MAR1--HLTCLK0A8019ID0RBCR0MAR2---0B8019ID1RBCR1MAR3-INTR-0CRSRRCRMAR4CRC--0DCNTR0TCRMAR5TCR--0ECNTR1DCRMAR6DCR--0FCNTR2IMRMAR7IMR--10～17Remote DMA Port18～1FReset Port1.3 RTL8019AS與主機(jī)的接口模式 RTL8019AS與主機(jī)的接口模式有三種，即跳線模式、PnP模式和RT模式，見(jiàn)表3。表3 RTL8019AS的接口模式 JP引腳PnP引腳93C46中的PnP位配置模式配置來(lái)源Initiation Key1xx跳線 跳線器RT01xPnP93C46RT and PnP0x1PnP93C46RT and PnP000RT93C46RT（1）跳線模式 這種模式與早期的網(wǎng)絡(luò)控制器兼容。RTL8019AS的端口基地址、中斷口等都由開(kāi)關(guān)或跳線器決定。跳線模式簡(jiǎn)單，但配置資源麻煩。 （2）PnP模式 與微軟的PnP協(xié)議兼容。在這種模式下，RTL8019AS的端口基地址、中斷口等都由EEPROM93C46設(shè)定，但需要進(jìn)行PnP芯片的識(shí)別，不便與DSP接口。 （3）RT模式 為了避免PnP模式下的PnP芯片識(shí)別和配置過(guò)程，readlted公司提供RT模式。在RT模式下，RTL8019AS的端口基地址、中斷口等也是由EEPROM93C46決定的。 2 RTL8019AS與傳輸介質(zhì)的連接 RTL8019AS可與雙絞線或同軸電纜接口，連接方法如圖1所示。介質(zhì)選擇由引腳PL1、PL0決定，另外，RTL8019AS還自動(dòng)測(cè)試介質(zhì)連接是否成功。 圖1中，NS8392是同軸電纜驅(qū)動(dòng)/接收器，其電源應(yīng)與RTL8019AS的電源隔離，一般使用一個(gè)DC-DC電源轉(zhuǎn)換器得到該隔離電源。16PT-005A內(nèi)有3個(gè)耦合變壓器，用來(lái)傳輸信號(hào)，同時(shí)抑制來(lái)自介質(zhì)的共模噪聲/干擾。20F001N是雙絞線驅(qū)動(dòng)/接收器，內(nèi)部也有2個(gè)傳輸變壓器。 3 DSP與RTL8019AS的接口 為了簡(jiǎn)化DSP網(wǎng)絡(luò)接口的軟、硬件設(shè)計(jì)，不使用遠(yuǎn)程自舉加載功能，并且選用跳線接口模式。用C5402的擴(kuò)展I/O口代替跳線器對(duì)RTL8019AS進(jìn)行初始化配置，這樣既省去了93C46，又避免了跳線器更改變資源配置的麻煩。RTL8019AS的總線接口是與ISA總線兼容的，雖然不能與C5402的外部總線直接接口，但是只要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的邏輯變換就可以了。另外，C5402的總線電平是3.3V的，而RTL8019AS的接口電路是5V的，二者接口時(shí)要使用電平轉(zhuǎn)換器。C5402與RTL8019AS的接口如圖2所示。 （1）地址總線 RTL8019AS的20根地址線主要是為了讀/寫自舉ROM，對(duì)于I/O端口尋址來(lái)說(shuō)只要16根地址線就足夠了，因此將DSP的地址總線A0～A15與RTL8019AS的地址總線SA0～SA15相連，而SA16～SA19全部接地。由于DSP系統(tǒng)無(wú)DMA控制器，因此將RTL8019AS的AEN引腳也接地。 （2）數(shù)據(jù)總線RTL8019AS的IOCS16引腳接高電平，選擇16位數(shù)據(jù)總線方式，并且使用了電平轉(zhuǎn)換器。 （3）中斷連接 雖然RTL8019AS有7個(gè)中斷輸出，但只要從中選擇一個(gè)送往C5402的外部中斷輸入口就可以了。中斷接口也使用了電平轉(zhuǎn)換器。 （4）讀/寫控制C5402的I/O口控制信號(hào)IS、IOSTRB、R/W等信號(hào)經(jīng)過(guò)74HACT139譯碼后與RTL8019AS的IOR、IOW連接。由于C5402的I/O口讀/寫速度很快，因此將RTL8019AS的IOCHRDY信號(hào)與C5402的外設(shè)準(zhǔn)備好信號(hào)READY相連。另外，將SMEMR和SMEMW引腳接高電平，屏蔽了遠(yuǎn)程自舉加載功能。 （5）初始化配置 用C5402的一個(gè)擴(kuò)展輸出口代替跳線器來(lái)指定RTL8019AS的I/O口基地址、中斷輸出口、介質(zhì)類型，并用一個(gè)輸出信號(hào)作為RTL8019AS的復(fù)位信號(hào)。RTL8019AS復(fù)位結(jié)束時(shí)采樣這些配置引腳，并根據(jù)引腳狀態(tài)初始化其內(nèi)部的配置寄存器。4 RTL8019AS的編程 可以用查詢方式或中斷方式對(duì)RTL8019AS進(jìn)行操作[3]。RTL8019AS復(fù)位初始化后，程序員應(yīng)對(duì)表2中的部分寄存器進(jìn)一步初始化，然后才能發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。RTL8019AS內(nèi)置16KB的SRAM，可作為接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)。緩沖區(qū)分為64頁(yè)，頁(yè)范圍為0x40～0x80，每頁(yè)256個(gè)字節(jié)。由PSTART和PSTOP寄存器來(lái)設(shè)定接收緩沖器的頁(yè)范圍，由RSAR0、1和RBCR0、1寄存器來(lái)設(shè)定發(fā)送緩沖器的頁(yè)范圍。CURR指向接收到幀的起始頁(yè)，Boundary指向還未讀幀的起始頁(yè)。當(dāng)CURR到達(dá)了接收緩沖頁(yè)的底部與PSTOR相等時(shí)，CURR又會(huì)指向PSTART處。 （1）查詢方式 在查詢方式下，通過(guò)CURR和Boundary兩個(gè)寄存器的值來(lái)判斷是否收到一幀數(shù)據(jù)。當(dāng)Boundary與CURR不等時(shí)，說(shuō)明接收緩沖區(qū)接收到了新的幀，主程序讀取數(shù)據(jù)后，以讀取幀的第二個(gè)字節(jié)（下一幀的頁(yè)地址）更新Boundary，主程序循環(huán)跟蹤C(jī)URR和Boundary達(dá)到接收數(shù)據(jù)的目的。主程序發(fā)送一幀數(shù)據(jù)時(shí)，先要查TSR寄存器判斷上一幀是否發(fā)送完畢。 （2）中斷方式 在實(shí)際的DSP應(yīng)用系統(tǒng)中常采用中斷方式。當(dāng)一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束、接收到一幀數(shù)據(jù)或出錯(cuò)等事件發(fā)生時(shí)，RTL8019AS向DSP申請(qǐng)中斷，DSP響應(yīng)中斷后根據(jù)中斷狀態(tài)寄存器的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的處理。 RTL8019AS性價(jià)比高，與DSP連接方便，二者的結(jié)合將大大拓寬DSP的應(yīng)用范圍。帶有以太網(wǎng)接口的DSP應(yīng)用系統(tǒng)可以通過(guò)雙絞線或同軸電纜與PC機(jī)構(gòu)成一個(gè)高速局域網(wǎng)，并且DSP可以通過(guò)PC機(jī)接入互連網(wǎng)，進(jìn)一步延伸DSP的應(yīng)用領(lǐng)域。