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基于S3C4480X的嵌入式以太网接口设计

作者:时间:2014-12-02来源:网络收藏

  引言

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/266271.htm

  在互联网络和局域网络飞速发展的今天,计算机进行网络互联的同时,各种家电设备、仪器仪表、工业生产中的数据采集和控制正在走向网络化。(Ethemet)由于它的普遍性及低廉的接口价格,因而已经作为一种最通用的网络,广泛应用于生产和生活中。另一方面,嵌入式设备在价格、体积及实时性等方面是通用计算机无法比拟的,也已广泛应用于自动化控制、数据采集、通信网络等领域。因此,嵌入式技术有着广阔的前景,首先要解决的问题就是嵌入式接口问题。

  本文基于最常用的嵌入式处理器S3C44B0X和以太网驱动器RTL8019AS来设计了一款嵌入式以太网接口。本设计的特点是,既可仅用于嵌入式以太网驱动设备,方便简单,又可进行扩展其他模块,必要时可以移植操作系统,应用于其他复杂领域。本文从RTL8019AS的内部结构工作原理出发,介绍了基于S3C44B0X的硬件接口电路,详细说明了基于硬件层的驱动程序C语言的设计。

  1以太网帧结构

  一个标准的以太网物理传输帧由7部分组成:PR(同步位)、SD(分隔位)、DA(目的地址)、SA(源地址位)、TYPE(类型字段)、DATA(数据段)、FCS(帧校验)。

  其传输帧结构(及各部分长度)如图1所示。

  

 

  除了数据段的长度不定外,其他部分的长度固定不变。数据段为46~1500字节。以太网规定整个传输包的最大长度不能超过1514字节(14字节为DA、SA、TYPE),最小不能小于60字节。需填充时,填充字符的个数不包括在长度字段中;超过1 500字节时,需拆成多个帧传送。事实上,发送数据时,PR、SD、FCS及填充字段这几个数据段由以太网控制器自动产生;而接收数据时,PR、SD被跳过,控制器一旦检测到有效的前序字段(即PR、SD),就认为接收数据开始。

  2芯片简介

  S3C44B0X是公司使用ARM7TDMI核生产的16/32位RISC(精简指令集计算机)处理器,它提供了丰富的内置模块,包括:8 kB Cache和内部SRAM,LCD(液晶显示器)控制器,2通道的UART,4通道的DMA(直接存储器存取),存储器管理,带PWM(脉宽调制)的定时器,I/O口,8通道10位的A/D转换器,IIC、IIS总线,同步SIO接口和PLL(锁相环)倍频器,可根据需要进行接口扩展,并且价格低廉,目前已被广泛应用于嵌入式领域中。

  RTL8019AS是在嵌入式领域应用广泛且性价比很高的网络控制芯片。RTL8019AS的主要性能有:符号EthernetⅡ与IEEE 802.3(10Base5、10Base2、10BaseT)标准;全双工,收发可同时达到10 Mbit/s的速率;内置16 kB的SRAM,用于收发缓冲,降低对主处理器的速度要求;支持8/16位数据总线,8个中断申请线以及16个I/O基地址选择;支持UTP、AUI、BNC自动检测,还支持对10BaseT拓扑结构的自动极性修正;允许4个诊断LED引脚可编程输出。

  RTL8019AS可分为以下几部分功能模块:

  a)远程DMA接口:处理器与RTL8019AS收发缓冲的连接通道,处理器只需对远程DMA操作。

  b)本地DMA接口:RTL8019AS与网线的连接通道,完成控制器与网线的数据交换。

  c)MAC(介质访问控制)逻辑:完成对远程DMA和本地DMA数据包传输、中断的产生等自动控制。

  d)地址识别逻辑:将接收到的数据帧中的目的地址和地址寄存器中的地址进行比较,判断其是否为发到本地的帧。

  e)CRC(循环冗余校验)产生校验逻辑:在发送数据时,产生CRC码,对接收帧进行CRC。

  f)协议PCA:负责实施以太网规范。

  RTL8019AS内部有16kB SRAM,分为64页,256字节/页,组成环形队列作为收发缓冲区,只能按页操作,页地址从0x4000~0x7FFF。可以通过相关的寄存器读写操作,可以对缓冲区进行设置及状态的读取。由于接收缓冲区是按页即256 B来操作的,与缓冲区地址有关的寄存器中只需存储缓冲区的高16位地址即可。在本设计中,将前32页(0x400~0x5fff)作为接收缓冲区,将后32页(0x6000~0x7ff)作为发送缓冲区。

  RTL8019AS具有32位输入输出地址,地址偏移量为00H~1FH。其中,00H~0FH共16个地址为寄存器地址。远程DMA地址包括10H~17H,都可以用来做远程DMA端口,只要用其中的一个就可以了。复位端口包括18H~1FH共8个地址,功能相同,用于RTL8019AS复位。RTL8019AS的内部I/O基址是00H,但微处理器要访问8019的地址却不是00H,该地址是由处理器与网络控制器的连线决定的。

  RTL8019AS寄存器分为4页,即PAGE0~PAGE3,每一页的地址偏移量均为0x00~0x1f由RTL8019AS的CR(命令寄存器)中的PS1、PS0位来决定要访问的页,每一页中的寄存器由SA0~SA3寻址。第0页和第1页的寄存器很重要,用于数据收发的控制和中断管理等,使用前必须对其进行配置。第2页和第3页只用于诊断和其他一些配置,很少使用。

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关键词: S3C4480X 以太网 三星

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