基于DM9000A的网络接口设计

摘要：为了实现嵌入式以太网通信，使用以太网控制芯片DM9000A和单片机MSP430F5529，组成了嵌入式以太网接口，实现了网络通信，其中单片机完成自身以及以太网控制芯片的初始化、数据的封包和收发控制，而DM9000A芯片负责网络数据的发送和接收。详细介绍了系统的硬件构成框图和硬件设计，给出了实际的接口电路，重点描述了单片机和DM9000A芯片之间的软件接口程序设计，并给出了网络通信协议的应用方法。实验结果表明，该设计体积小、接口简单、速度快、功耗低，具有很高的推广价值。
关键词：以太网通信；单片机；DM9000A；MSP430F5529

随着嵌入式技术和网络技术的发展及以太网的广泛应用，以太网接口在嵌入式系统中的应用越来越广泛，网络化成为未来设备发展的一个重要方向，各种嵌入式设备已经成功渗透到各个领域，并逐渐朝着网络化、智能化的方向发展。以太网以其在实时性、可靠性、标准化等方面的卓越性能及其便于安装、维护简单、不受通信距离限制等优点，已发展成为一种成熟的技术。本文以MSP430F5529单片机和以太网控制器DM9000A为硬件组成，通过软件编程，和上位机实现了UDP协议的网络通信。

1 硬件设计
DM9000A是DAVICOM公司推出的一款高速以太网接口芯片，是完全集成的和符合成本效益单芯片快速以太网MAC控制器，其被设计为低功耗、高处理性能，而其操作又非常简单，具有通用的处理器接口，可以与多种处理器直接连接，数据总线宽度可设置为8 b和16 b，支持3．3 V和5 V电源模式。
MSP430F5529单片机是TI公司的一款超低功耗单片机。该芯片采用低功耗设计，具有五种低功耗模式，从低功耗模式到唤醒模式的转换时间小于6μs，其独特的时钟设计，每个时钟都可以打开或关闭，从而实现对整体功耗的控制。供电电压范围为1．8～3．6 V，具有强大的中断功能，集成了较丰富的片内外设和较多的I／O端口，提高了对外围设备的开发能力。
在本设计中，单片机MSP430F5529控制整个系统的运行，以太网控制器DM9000A实现网络传输的低层功能。单片机完成对DM9000A的初始化，并将需要发送的数据按协议要求进行以太网帧封装，发送给DM9000A；以中断的方式接收网络数据，并对接收到的数据进行解析，对有用数据进行处理。DM9000A接收从单片机发送来的数据，将数据通过RJ45传送到远程主机，并通过RJ45接收从远程主机发送来的数据，将数据初步解析后保存在缓存中，然后向单片机发出中断信号，由单片机来完成对数据的读取。系统的硬件设计框图如图1所示。

系统中单片机和以太网控制器都采用3．3 V来供电。单片机作为系统的主控芯片，和DM9000A之间采用8 b模式(将EECS脚接一个10 kΩ的上拉电阻)，使用P6端口和DM9000A的数据端口相连接，传输数据或地址数据，无需电平转换；P1．0脚和CMD相连，为高时为数据读／写操作，为低时为地址读／写操作；P1．1脚和INT脚相连，作为单片机的数据读取中断信号；P1．2，P1．3脚分别和IOR脚、IOW脚相连，用于控制读或写操作，低电平有效，即在信号的上升沿进行读(IOR)写(IOW)操作；P1．4脚和CS脚相连，作为DM9000A的片选信号。