TMS320C54x DSP的以太网接口设计
目前还未见到自带以太网接口的DSP，本文介绍以太网控制器RTL8019AS的主要特点、性能及操作方法，并给出TMS320C54x DSP[1]（以下简称C5402）通过RTL8019AS与以太网互连的接口方法。 1 RTL8019AS介绍 RTL8019AS[2]是台湾readlted公司生产的以太网控制器，支持IEEE802.3；支持8位或16位数据总线；内置16KB的SRAM，用于收发缓冲；全双工，收发同时达到10Mbps；支持10Base5、10Base2、10BaseT,并能自动检测所连接的介质，在ISA总线网卡中占有相当比例。RTL8019AS与主机有3种接口模式，即跳线模式、PnP模式和RT模式。本文主要介绍便于DSP应用的跳线模式，因此下面主要介绍与跳线模式有关的引脚、寄存器及操作。 1.1 引脚介绍 RTL8019AS可提供100脚的TQFP封装，其引脚可分为电源及时钟引脚、网络介质接口引脚、自举ROM及初始化EEPROM接口引脚、主处理器接口引脚、输出指示及工作方式配置引脚。由于本文主要讨论非PC环境下的以太网接口，该接口不必具有即插即用功能（PnP）和远程自举加载功能，因此不介绍RTL8019AS与自举ROM、初始化EEPROM接口的引脚。其余各部分引脚的功能如表1所示。表1 RTL8019AS部分引脚 与网络介质接口引脚 AUI输入用于外部MAU检测CD+，CD-输入AUI冲突，接收来自MAU的冲突Rx+,Rx-输入AUI接收，接收MAU的输入信号Rx+,Tx-输出AUI发送，往MAU的输出信号TPRx,TPRx-输入从双绞线接收的差分输入信号TPRx，TPTx-输出发往双绞线的差分输出信号与主处理器接口的引脚 AEN输入I/O端口操作允许INT7～0输出中断输出IOCS16输出16位I/O口方式IOR IOW输入端口读、写控制IOCHRDY输出I/O通道准备好SMEMR SMEMW输入存储器读、写控制RSTDRV输入复位SA 19～0输入20位地址总线SD 15～0双向16位数据总线发光二极管输出引脚LEDBNC输出介质类型指示LED0、LED1、LED2输出指示控制器的工作状态工作方式配置引脚JP输入置位时选择跳线模式，复全时选择无跳线模式PNP输入置位时进入PnP模式（JP=0）IOS3～0输入I/O口基地址选择PL1～0输入介质类型选择IRQS2～0输入用于在INT70中选择一个作为断输出1.2 寄存器介绍 RTL8019AS片内寄存器分为NE2000寄存器组和PnP寄存器组（本文不介绍PnP寄存器组）。NE2000寄存器组地址如表2所示。NE2000寄存器分为4页，都映射到16个I/O端口地址上。主机通过命令寄存器（CR）中的PS0、PS1位来寻址不同的页，通过16个I/O口地址来寻址页内寄存器。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与主机的接口模式 RTL8019AS与主机的接口模式有三种，即跳线模式、PnP模式和RT模式，见表3。表3 RTL8019AS的接口模式 JP引脚PnP引脚93C46中的PnP位配置模式配置来源Initiation Key1xx跳线 跳线器RT01xPnP93C46RT and PnP0x1PnP93C46RT and PnP000RT93C46RT（1）跳线模式 这种模式与早期的网络控制器兼容。RTL8019AS的端口基地址、中断口等都由开关或跳线器决定。跳线模式简单，但配置资源麻烦。 （2）PnP模式 与微软的PnP协议兼容。在这种模式下，RTL8019AS的端口基地址、中断口等都由EEPROM93C46设定，但需要进行PnP芯片的识别，不便与DSP接口。 （3）RT模式 为了避免PnP模式下的PnP芯片识别和配置过程，readlted公司提供RT模式。在RT模式下，RTL8019AS的端口基地址、中断口等也是由EEPROM93C46决定的。 2 RTL8019AS与传输介质的连接 RTL8019AS可与双绞线或同轴电缆接口，连接方法如图1所示。介质选择由引脚PL1、PL0决定，另外，RTL8019AS还自动测试介质连接是否成功。 图1中，NS8392是同轴电缆驱动/接收器，其电源应与RTL8019AS的电源隔离，一般使用一个DC-DC电源转换器得到该隔离电源。16PT-005A内有3个耦合变压器，用来传输信号，同时抑制来自介质的共模噪声/干扰。20F001N是双绞线驱动/接收器，内部也有2个传输变压器。 3 DSP与RTL8019AS的接口 为了简化DSP网络接口的软、硬件设计，不使用远程自举加载功能，并且选用跳线接口模式。用C5402的扩展I/O口代替跳线器对RTL8019AS进行初始化配置，这样既省去了93C46，又避免了跳线器更改变资源配置的麻烦。RTL8019AS的总线接口是与ISA总线兼容的，虽然不能与C5402的外部总线直接接口，但是只要进行一些简单的逻辑变换就可以了。另外，C5402的总线电平是3.3V的，而RTL8019AS的接口电路是5V的，二者接口时要使用电平转换器。C5402与RTL8019AS的接口如图2所示。 （1）地址总线 RTL8019AS的20根地址线主要是为了读/写自举ROM，对于I/O端口寻址来说只要16根地址线就足够了，因此将DSP的地址总线A0～A15与RTL8019AS的地址总线SA0～SA15相连，而SA16～SA19全部接地。由于DSP系统无DMA控制器，因此将RTL8019AS的AEN引脚也接地。 （2）数据总线RTL8019AS的IOCS16引脚接高电平，选择16位数据总线方式，并且使用了电平转换器。 （3）中断连接 虽然RTL8019AS有7个中断输出，但只要从中选择一个送往C5402的外部中断输入口就可以了。中断接口也使用了电平转换器。 （4）读/写控制C5402的I/O口控制信号IS、IOSTRB、R/W等信号经过74HACT139译码后与RTL8019AS的IOR、IOW连接。由于C5402的I/O口读/写速度很快，因此将RTL8019AS的IOCHRDY信号与C5402的外设准备好信号READY相连。另外，将SMEMR和SMEMW引脚接高电平，屏蔽了远程自举加载功能。 （5）初始化配置 用C5402的一个扩展输出口代替跳线器来指定RTL8019AS的I/O口基地址、中断输出口、介质类型，并用一个输出信号作为RTL8019AS的复位信号。RTL8019AS复位结束时采样这些配置引脚，并根据引脚状态初始化其内部的配置寄存器。
4 RTL8019AS的编程 可以用查询方式或中断方式对RTL8019AS进行操作[3]。RTL8019AS复位初始化后，程序员应对表2中的部分寄存器进一步初始化，然后才能发送数据或接收数据。RTL8019AS内置16KB的SRAM，可作为接收缓冲区和发送缓冲区。缓冲区分为64页，页范围为0x40～0x80，每页256个字节。由PSTART和PSTOP寄存器来设定接收缓冲器的页范围，由RSAR0、1和RBCR0、1寄存器来设定发送缓冲器的页范围。CURR指向接收到帧的起始页，Boundary指向还未读帧的起始页。当CURR到达了接收缓冲页的底部与PSTOR相等时，CURR又会指向PSTART处。 （1）查询方式 在查询方式下，通过CURR和Boundary两个寄存器的值来判断是否收到一帧数据。当Boundary与CURR不等时，说明接收缓冲区接收到了新的帧，主程序读取数据后，以读取帧的第二个字节（下一帧的页地址）更新Boundary，主程序循环跟踪CURR和Boundary达到接收数据的目的。主程序发送一帧数据时，先要查TSR寄存器判断上一帧是否发送完毕。 （2）中断方式 在实际的DSP应用系统中常采用中断方式。当一帧数据发送结束、接收到一帧数据或出错等事件发生时，RTL8019AS向DSP申请中断，DSP响应中断后根据中断状态寄存器的内容进行相应的处理。 RTL8019AS性价比高，与DSP连接方便，二者的结合将大大拓宽DSP的应用范围。带有以太网接口的DSP应用系统可以通过双绞线或同轴电缆与PC机构成一个高速局域网，并且DSP可以通过PC机接入互连网，进一步延伸DSP的应用领域。
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