基于ARM-LPC2368的网络接口的设计与实现

基于ARMLPC2368的网络接口的设计与实现20080630嵌入式在线收藏|打印本文以微处理器LPC2368为核心、DP83848C为以太网物理层接口芯片，详细地介绍了嵌入式以太网接口的实现方法。首先对微处理器LPC2368和物理层芯片DP83848C作了简单的介绍，然后给出了基于LPC2368的以太网接口的硬件设计，最后简述了其软件的实现过程。引言随着INTERNET技术的迅速发展，人们对信息共享的要求也不断提高。目前，嵌入式系统已经渗透到我们生活的每个角落，它与网络的完美结合，为我们共享信息提供了很大的便利。PHILIPS公司的LPC2368是一款优秀的微处理器，基于它的嵌入式系统如果没有以太网接口，那么其应用价值也就会大打折扣。因此，就整个系统而言，以太网接口电路应是必不可少的，但同时也是相对较复杂的。以太网接口电路主要由MAC控制器和物理层接口（PHYSICALLAYER，PHY）两大部分构成。LPC2368内嵌一个以太网控制器，支持精简的媒体独立接口（REDUCEDMEDIAINDEPENDENTINTERFACE，RMII）和带缓冲DMA接口（BUFFEREDDMAINTERFACE，BDI），可在半双工和全双工模式下提供10M/100MBPS的以太网接入。因此，LPC2368内部实际上己经包含了以太网MAC控制，但并未提供物理层接口，所以，需要外接一片物理层芯片以提供以太网的接入通道。在这里选用NATIONALSEMICONDUCTOR公司的DP83848C作为以太网物理层接口芯片，它提供了包括MII/RMII/SNI接口，可以很方便地与LPC2368连接。LPC2368和DP83848C的介绍21微处理器LPC2368LPC2368是基于ARM7TDMIS内核的32位微控制器，可在高达72MHZ的频率下操作，其功能强大且成本效率高，支持10/100ETHERNET、全速（12MBPS）USB20和CAN20B；具有高达512KB的片内FLASH、58KB的SRAM、10位A/D和D/A转换器和一个IRC振荡器，还带有SD存储卡接口可供选择，100引脚LQFP封装141414MM。广泛应用于工业控制、POS系统、协议转换、加密系统等领域1。22物理层芯片DP83848CDP83848C是一个10/100MB/S单端低功耗物理层器件，有几种智能降功耗模式，包括有25MHZ时钟输出,很容易通过外接变压器和双绞线媒体接口；支持两种IEEE8023UMII和RMIIREV12，方便了设计；集成的亚层支持10BASET和100BASETX以太网协议；低功耗小于270MW、33VMAC接口；可配置的SNI接口；48引脚LQFP封装7X7MM。DP83848C作为一种以太网物理层收发器，广泛应用于高端外围设备、工业控制和工厂自动化操作、通用的嵌入式应用领域2。硬件部分设计31电路框图LPC2368与DP83848C连接比较简单，直接通过RMII接口连接即可。连接好后，DP83848C再通过网络隔离变压器和RJ45接口接入传输媒体，其电路框图如图1所示。32以太网接口实际电路原理图设计DP83848C支持几种MAC接口方式（1）MII；（2）RMIIREDUCEDMII；310MB串行网络接口（SERIALNETWORKINTERFACE，SNI）。在这里我们使用的是RMII接口方式，通过设置引脚PIN39和PIN6来确定，如表所示。表MII方式选择MII_MODEPIN39SNI_MODEPIN6MACINTERFACEMODE00或1MIIMODE10RMIIMODE1110MBSNIMODE由表可以看出，PIN39应接上高电平，PIN6应接上低电平。同时因为在芯片内部PIN6下拉，默认为0，所以只要设置PIN39接上高电平即可，这样微处理器LPC2368就可以同PHY芯片DP83848C通过RMII接口方式连接。它们之间通过RMII接口连接，芯片和控制器连接所使用的引脚数目会比较少，且数据传送速率是每次2位，即频率50MHZ，所以需要一个50MHZ的晶体振荡器连接到PIN34X1脚。在RMII方式下，主要使用到的引脚有1串行管理MDC（PIN31）、MDIO（PIN30）；2MAC数据TX_EN（PIN2）、TXD10（PIN4PIN3）、RX_ER（PIN41）、CRS_DV（PIN40）、RXD10（PIN44PIN43）；3时钟X1PIN34,RMII参考时钟是50MHZ、X2PIN33。PIN27置高使得DP83848C以100MBPS的速率工作,LED显示DP83848C的工作状态。16ST8515为网络隔离变压器，其主要是起信号传输、阻抗匹配、波形修复、杂波抑制以及高电压隔离等作用，以保护系统的安全。通过PROTEL99SE画出电路原理图如图所示。软件的实现主要有三个部分系统的初始化、数据的发送和接收。初始化部分完成以太网接口在使用之前的初始化工作，主要包括设置相关的寄存器、分配和初始化发送与接收缓冲区等。在网络接口层对应的数据包是完整的以太网帧格式的，因此要实现数据的发送和接收就必须按以太网IEEE8023协议来进行，该协议所定义的帧结构如表2所示。每个网卡在出厂的时候有个全球固定的物理地址（MAC地址）。当总线上的一个节点发送一个数据帧，总线上其他的网络节点都拷贝该数据帧，每个节点检查数据帧的目的物理地址，如果和自己的物理地址匹配的话，该节点的网卡就接受该数据帧传给上层协议处理，反之如果不匹配，该节点就丢弃数据帧。采用中断的方式发送和接收数据。发送数据帧将要发送的数据封装成以太帧，并写入发送缓冲区；检测网络中有无数据在传送，即上一个帧是否发送完毕，如果网络中仍有数据在传送，则暂时不能发送帧，若网络中没有数据，则可以立即发送此帧；在发送该帧时，可同时封装下一个数据帧，并将其写入第二个发送缓冲区；当中断服务程序检测到第一个数据帧发送完毕时，则可发送下一个数据帧。重复以上过程，直到所有数据帧都发送完毕。发送数据帧的流程图如图3所示。接收数据帧等待直到有数据帧到达，将此数据帧保存到FIFO缓存中，然后察看该数据帧的目的地址，若为NIC的MAC地址或广播地址，并且经检验没有出错，则把此数据传送到接收缓冲中，并向处理器提出中断，将接收到的数据帧从NIC本地缓存连续读人到系统内存中。接收数据帧的流程图如图所示。图发送数据帧流程图图4接收数据帧流程图本文讲到了利用微处理器LPC2368和PHY芯片DP83848C来设计以太网接口。由于微控制器LPC2368和物理层芯片DP83848C的优良性能，使得该接口电路具有结构简单、体积小、功耗低等许多优点，是实现嵌入式系统与网络连接的微处理器LPC2368，通过精简的媒体独立接口与物理层芯片进行连接，在保证同样功能的情况下，使得布线更加简单，可以大大减小设计时的出错率。本文以微处理器LPC2368为核心、DP83848C为以太网物理层接口芯片，详细地介绍了嵌入式以太网接口的实现方法。首先对微处理器LPC2368和物理层芯片DP83848C作了简单的介绍，然后给出了基于LPC2368的以太网接口的硬件设计，最后简述了其软件的实现过程。关键词嵌入式系统，以太网，LPC2368，DP83848C引言随着INTERNET技术的迅速发展，人们对信息共享的要求也不断提高。目前，嵌入式系统已经渗透到我们生活的每个角落，它与网络的完美结合，为我们共享信息提供了很大的便利。PHILIPS公司的LPC2368是一款优秀的微处理器，基于它的嵌入式系统如果没有以太网接口，那么其应用价值也就会大打折扣。因此，就整个系统而言，以太网接口电路应是必不可少的，但同时也是相对较复杂的。以太网接口电路主要由MAC控制器和物理层接口（PHYSICALLAYER，PHY）两大部分构成。LPC2368内嵌一个以太网控制器，支持精简的媒体独立接口（REDUCEDMEDIAINDEPENDENTINTERFACE，RMII）和带缓冲DMA接口（BUFFEREDDMAINTERFACE，BDI），可在半双工和全双工模式下提供10M/100MBPS的以太网接入。因此，LPC2368内部实际上己经包含了以太网MAC控制，但并未提供物理层接口，所以，需要外接一片物理层芯片以提供以太网的接入通道。在这里选用NATIONALSEMICONDUCTOR公司的DP83848C作为以太网物理层接口芯片，它提供了包括MII/RMII/SNI接口，可以很方便地与LPC2368连接。LPC2368和DP83848C的介绍21微处理器LPC2368LPC2368是基于ARM7TDMIS内核的32位微控制器，可在高达72MHZ的频率下操作，其功能强大且成本效率高，支持10/100ETHERNET、全速（12MBPS）USB20和CAN20B；具有高达512KB的片内FLASH、58KB的SRAM、10位A/D和D/A转换器和一个IRC振荡器，还带有SD存储卡接口可供选择，100引脚LQFP封装141414MM。广泛应用于工业控制、POS系统、协议转换、加密系统等领域1。22物理层芯片DP83848CDP83848C是一个10/100MB/S单端低功耗物理层器件，有几种智能降功耗模式，包括有25MHZ时钟输出,很容易通过外接变压器和双绞线媒体接口；支持两种IEEE8023UMII和RMIIREV12，方便了设计；集成的亚层支持10BASET和100BASETX以太网协议；低功耗小于270MW、33VMAC接口；可配置的SNI接口；48引脚LQFP封装7X7MM。DP83848C作为一种以太网物理层收发器，广泛应用于高端外围设备、工业控制和工厂自动化操作、通用的嵌入式应用领域2。硬件部分设计31电路框图LPC2368与DP83848C连接比较简单，直接通过RMII接口连接即可。连接好后，DP83848C再通过网络隔离变压器和RJ45接口接入传输媒体，其电路框图如图1所示。图1微控制器LPC2368与PHY芯片DP83848C的以太网接口电路框图32以太网接口实际电路原理图设计DP83848C支持几种MAC接口方式（1）MII；（2）RMIIREDUCEDMII；310MB串行网络接口（SERIALNETWORKINTERFACE，SNI）。在这里我们使用的是RMII接口方式，通过设置引脚PIN39和PIN6来确定，如表所示。表MII方式选择MII_MODEPIN39SNI_MODEPIN6MACINTERFACEMODE00或1MIIMODE10RMIIMODE1110MBSNIMODE由表可以看出，PIN39应接上高电平，PIN6应接上低电平。同时因为在芯片内部PIN6下拉，默认为0，所以只要设置PIN39接上高电平即可，这样微处理器LPC2368就可以同PHY芯片DP83848C通过RMII接口方式连接。它们之间通过RMII接口连接，芯片和控制器连接所使用的引脚数目会比较少，且数据传送速率是每次2位，即频率50MHZ，所以需要一个50MHZ的晶体振荡器连接到PIN34X1脚。在RMII方式下，主要使用到的引脚有1串行管理MDC（PIN31）、MDIO（PIN30）；2MAC数据TX_EN（PIN2）、TXD10（PIN4PIN3）、RX_ER（PIN41）、CRS_DV（PIN40）、RXD10（PIN44PIN43）；3时钟X1PIN34,RMII参考时钟是50MHZ、X2PIN33。PIN27置高使得DP83848C以100MBPS的速率工作,LED显示DP83848C的工作状态。16ST8515为网络隔离变压器，其主要是起信号传输、阻抗匹配、波形修复、杂波抑制以及高电压隔离等作用，以保护系统的安全。通过PROTEL99SE画出电路原理图如图所示。图以太网接口实际电路原理图4软件实现过程软件的实现主要有三个部分系统的初始化、数据的发送和接收。初始化部分完成以太网接口在使用之前的初始化工作，主要包括设置相关的寄存器、分配和初始化发送与接收缓冲区等。41以太网工作原理在网络接口层对应的数据包是完整的以太网帧格式的，因此要实现数据的发送和接收就必须按以太网IEEE8023协议来进行，该协议所定义的帧结构如表2所示。表2标准的以太帧格式同步位分隔位目的地址源地址帧类型数据段填充校验位56BIT8BIT48BIT48BIT16BIT在您的FTP280MIAREWARM100M官方113M到底怎么回事答3上述大小,是约这个数只是粗略说明一下不是精确的实际大小答4THANKS答5一切为人民服务，顶一个。答6多谢多谢答7一切为了网友答8顶不不是一个谢字能表达的答9ARM技术交流群28593557ARM技术交流群28593557答10希望不要用谢永宁的“51集成开发环境“软件有陷阱,想挣你的钱