单芯片以太网瘦服务器的实现

摘　要：MC9S12NE64是内置以太网MAC层和PHY层的16位网络单片机。本文介绍如何在开发之初，为NE64建立硬件开发平台和软件调试平台，以及如何利用开放源代码，在NE64上实现单芯片的以太网服务器。
 
关键词：单片机；嵌入式；以太网；服务器
 
引言
 
　　随着网络应用的推广，网络的概念逐渐由PC向工控模块上转移，如何充分利用网络协议，进行数据采集或者远程控制越来越受到了行业的关注。
 
　　进行以太网服务器的开发时，一般的做法是MCU或者DSP加上网卡芯片。这样做可以根据设计应用的领域，选择速度资源合适的控制芯片，和外扩芯片配合，达到功能和成本的最优化。如果控制芯片中能够集成以太网的MAC层和PHY层，以此开发的系统当然会在灵活性方面更胜一筹。Freescale公司在最近推出的网络芯片MC9S12NE64便是在集成度方面的一次开拓性尝试。
 
MC9S12NE64单片机特点
 
　　MC9S12NE64是Freescale公司在2004年推出的一款S12系列的网络单片机。它内部集成了以太网控制模块和以太网物理层驱动模块，兼容IEEE 802.3标准。和常用的网卡芯片一样，NE64的工作模式能够设定为10Mbps/100Mbps全双工/半双工，并且拥有自适应的功能，可以满足不同物理环境的要求。
 
　　NE64芯片与一般网卡芯片不同的是它的以太网缓冲区的设计，一般网卡芯片使用FIFO作为缓冲区，这种设计可以最大限度的发挥缓冲区的作用。NE64内部则是使用3块RAM作为缓冲区，两块用于接收，一块用于发送，而且RAM大小可以用户设定。因为用于控制，以太网数据包一般少用到1.5KB的最大传输，所以这种用户设定大小的缓冲RAM带来了应用上的灵活性，而节约下来的RAM也可以被用户程序使用。
 
　　NE64的CPU是速度为50MHz的明星内核（Star Core），总线时钟可以达到25MHz，此外它还有8KB的片内RAM和64KB的片内Flash，因此只是一块NE64芯片，就可以在众多中低端网络应用领域取代以往的外扩芯片设计模式。
 
　　除了以上资源以外，MC9S12NE64内部还集成8路10位ADC，各种串口（2个SCI、1个SPI、1个I2C），以及一些单片机常用模块，如定时器、振荡器等，功能足够强大。
 
　　NE64的封装形式有112引脚LQFP和80引脚QFP两种，112引脚的封装形式引出了总线扩展用的几组I/O，便于总线的扩展。
 
在线开发方法
 
　　对于新型单片机，最重要的是要熟知它的特性，建立开发环境，然后着手开发。笔者制作了基于NE64的硬件开发平台，同时继承实验室以前的积累，编写了片上调试监控程序，用于软件调试。以此为开发环境，实现了一个以太网服务器，用于以太网数据和串口数据的转换，详细介绍如下。
 
硬件开发