嵌入式系統(tǒng)以太網(wǎng)接口的設(shè)計(jì)

　　目前，以太網(wǎng)(Ethernet)協(xié)議已經(jīng)非常廣泛地應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如辦公局域網(wǎng)、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)等場(chǎng)合，并且還不斷地發(fā)展。基于以太網(wǎng)的新技術(shù)和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不斷出現(xiàn)，以太網(wǎng)已經(jīng)成為事實(shí)上最常用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之一。

　　但是，基于以太網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)目前并是很多。其原因除了嵌入式系統(tǒng)本身運(yùn)行速度較慢、資源較少且不足以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的各種協(xié)議外，更重要是設(shè)計(jì)以太網(wǎng)的接口及協(xié)議相對(duì)比較復(fù)雜，使人望而卻步。

　　本文將介紹以8051系列單片機(jī)系統(tǒng)為例的嵌入式系統(tǒng)與10Mbps以太網(wǎng)控制器芯片DM9008的接口電路實(shí)現(xiàn)及編程方法。

　　1以太網(wǎng)控制器DM9008簡(jiǎn)介

　　DM9008是臺(tái)灣DAVICOM公司生產(chǎn)的基于ISA總線的10M超級(jí)以太網(wǎng)控制器芯片。這集成了介質(zhì)訪問(wèn)控制子層(MAC)和物理層的功能，可以方便地設(shè)計(jì)基于ISA總線的系統(tǒng)，也可以比較簡(jiǎn)單地與通用單片機(jī)進(jìn)行接口。

　　主要特點(diǎn)如下：

　　●實(shí)現(xiàn)IEEE 802.3協(xié)議、10BASE-T、10BASE2和10BASE5的單芯片解決方案;

　　●集成ISA總線接口、8K×16 SRAM、介質(zhì)訪問(wèn)控制(MAC)、編解碼器(ENDEC)和10BASE-T收發(fā)器;

　　●與NOVELL NE2000軟件兼容;

　　●可選8根中斷申請(qǐng)線;

　　●自動(dòng)極性檢測(cè)和糾正;

　　●可選8、16位模式;

　　●外部可編程EEPROM;

　　●單5V電源低功耗CMOS設(shè)計(jì);

　　●100腳PQFP封裝。

　　由于該芯片功能較強(qiáng)，配置有較多的引腳，但在與一般單片機(jī)接口時(shí)只需要用到其中的一部分即可完成常用的功能。

　　2與8051單片機(jī)系統(tǒng)的接口電路

　　下面介紹國(guó)內(nèi)最常用的8051系列單片機(jī)與DM9008的接口電路，實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)接口采用無(wú)屏蔽雙絞線(UTP)RJ-45接口。

　　圖1給出了8051單片機(jī)系統(tǒng)與DM9008網(wǎng)絡(luò)控制器的接口電路框圖。8051單片機(jī)系統(tǒng)所提供的接口信號(hào)線為：P0的8位數(shù)據(jù)總線D0～D7、5根經(jīng)過(guò)鎖存的地址線A0～A4、讀信號(hào)線RD、寫信號(hào)線WR、經(jīng)過(guò)譯碼產(chǎn)生的片選線CS1和經(jīng)過(guò)反相后高電平有效地中斷請(qǐng)求線INT.這些信號(hào)線分別與DM9008的數(shù)據(jù)線低8位SD0～SD7、地址線低5位SA0～SA4、I/O讀信號(hào)線IOR、I/O寫信號(hào)線IOW、地址使能線AEN和8根中斷請(qǐng)求線中的一根IRQ12相連。

　　DM9008的復(fù)位線RST與8051單片機(jī)的復(fù)位線同為高是電平有效，故在系統(tǒng)上電時(shí)同時(shí)復(fù)位。時(shí)鐘電路只需外接1個(gè)20MHz的晶振及2個(gè)電容即可。

　　DM9008有16根數(shù)據(jù)線，與8051單片機(jī)接口，只需用到低8位數(shù)據(jù)線，其它高8位數(shù)據(jù)線不骼，IO16接高電平或浮空，MD6/SLOT接地。地址線有SA0～SA19共20根，只用到低5位SA0～SA4與單片機(jī)相連，SA5～SA7接地、SA8～SA9接高電平，其它高地址位全部接地。這樣對(duì)于DM9008內(nèi)部來(lái)說(shuō)，I/O的基地址為300H.另外BALE、SYSCLK接地，SMEMR、MEMW、MEMR浮空。DM9008有8根中斷請(qǐng)求線，可以先1根與8051系統(tǒng)的中斷線相連，其它7根線均浮空，所選線在EEPROM93C46中指定。

　　EEPROM 93C46是一個(gè)采用4線SPI串行接口的電可擦除存儲(chǔ)器，容量為64×16位(即128個(gè)字節(jié))，主要保存DM9008的配置信息，如網(wǎng)絡(luò)硬件地址、I/O基地址、中斷線選擇等配置寄存器內(nèi)容，在DM9008復(fù)位后讀取93C46的內(nèi)容并設(shè)備內(nèi)部配置寄存器的值。如果93C46中內(nèi)容不正確，DM9008就無(wú)法正常工作。所以通常先通過(guò)編程器把配置數(shù)據(jù)寫入93C46，再把它焊在電路板上。DM9008通過(guò)EECS、EEDI、EEDO、EECK與93C46相連。

　　由于本設(shè)計(jì)只使用10BASE-T，即采用無(wú)屏蔽雙絞線的RJ45接口，而DM9008已內(nèi)置了10BASE-T的收發(fā)器，故接口部分電路比較簡(jiǎn)單，只需要外接1個(gè)隔離濾波器LAN7236即可。TPTX+、TPTX-為發(fā)送線，TPRX+、TPRX-為接收線，經(jīng)隔離后的4根線與RJ45接口相連。對(duì)于其它型號(hào)的單片機(jī)，如16位單片機(jī)80C196KC等，其接口電路只需稍作修改即可改為16位數(shù)據(jù)總線方式。