來源：電子產(chǎn)品世界 作者：張瑞瑞 馬晨普

    摘要： 本文介紹了基于新型獨(dú)立控制芯片cp2200的以太網(wǎng)通訊接口的軟硬件設(shè)計(jì)方法。

    關(guān)鍵詞： cp2200；以太網(wǎng)；c8051f040-p.htm" target="_blank" title="c8051f040貨源和pdf資料">c8051f040；tcp/ip

    引言

    當(dāng)前，嵌入式設(shè)計(jì)人員在為遠(yuǎn)程控制或監(jiān)控設(shè)備提供以太網(wǎng)接入時(shí)，使用的以太網(wǎng)控制器都是專為個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，如rtl8019，dm9008，cs8900a 等。這些器件不僅接口電路復(fù)雜、體積較大，而且比較昂貴。cp2200 是silabs于近期推出的一款獨(dú)立以太網(wǎng)控制器，它符合ieee 802.3協(xié)議，支持10m以太網(wǎng)接入，而且僅需要很少的外部電路連線就可滿足絕大多數(shù)嵌入式以太網(wǎng)接口的設(shè)計(jì)要求，使得潛入式以太網(wǎng)接口的設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化，占板空間大大減小，系統(tǒng)開發(fā)成本大大降低。

    另外,該以太網(wǎng)控制器具有8位并行主機(jī)接口,可以為絕大多數(shù)微控制器或主處理器提供以太網(wǎng)通信功能。8位并行總線接口支持intel和motorola總線方式，可以使用復(fù)用或非復(fù)用方式尋址。這些功能加上相關(guān)處理器的tcp/ip協(xié)議棧，使得嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)變得極其簡(jiǎn)易。

    硬件電路設(shè)計(jì)

    系統(tǒng)的硬件電路示于圖1。cp2200的外圍電路比較簡(jiǎn)單。

    圖1 硬件電路

    i/o并行接口

    cp2200的并行主機(jī)接口，支持motorola 和 intel兩種總線方式，且支持地址數(shù)據(jù)復(fù)用和非復(fù)用方式�？梢酝ㄟ^將muxen和moten引腳接地或拉高電平來實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)接口總線方式的配置。

    以太網(wǎng)變壓器

    要實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接口，以太網(wǎng)變壓器是不可缺少的。在差分接收引腳(rx+/rx-)上，需要一個(gè)專用于10base-t 操作的1:1 脈沖變壓器。 在差分發(fā)送引腳(tx+/tx-)上，需要外接一個(gè)帶有中心抽頭的1:2.5 脈沖變壓器。變壓器應(yīng)具有2kv 以上的電壓隔離性能，以防止靜電干擾。發(fā)送端需要兩個(gè)8w(精度為1%)的電阻和一個(gè)560pf 的電容與特定端相連，接收端需要一個(gè)100w電阻與特定端相連。

    按照cp2200的要求，筆者采用的是prj系列的prj-010型變壓器。該變壓器集成了rj-45接頭，在省去了不少連線的同時(shí)也提高了高頻信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

    其他電路

    link和act引腳輸出電平來驅(qū)動(dòng)led，用來指示網(wǎng)絡(luò)的連接和活動(dòng)狀態(tài)。

    所有電源引腳都必須與同一個(gè)外部3.3v 電源相連。類似的，所有參考地都應(yīng)在外部連接到相同的接地點(diǎn)。每個(gè)vdd 和vss 引腳都應(yīng)連接一個(gè)0.1mf 的陶瓷旁路電容，該電容盡可能靠近引腳。

    需要特別說明的是，驅(qū)動(dòng)雙絞線接口需要相對(duì)高的電流，因此以太網(wǎng)的收發(fā)數(shù)據(jù)線應(yīng)盡可能短，并且線徑適當(dāng)加大以減少電阻損耗(為了保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸，筆者的pcb電路板選擇了20mil的線徑)。

    軟件設(shè)計(jì)

    tcp/ip 協(xié)議種類繁多，相互之間交互作用復(fù)雜，在單片機(jī)上不可能實(shí)現(xiàn)所有協(xié)議，所以必須對(duì)協(xié)議棧進(jìn)行剪裁。結(jié)合系統(tǒng)的具體通信要求，筆者的系統(tǒng)最后只保留了tcp、udp、ip、icmp、arp協(xié)議模塊。在協(xié)議棧程序的整體設(shè)計(jì)上，考慮到單片機(jī)的單任務(wù)執(zhí)行方式很難發(fā)揮tcp／ip協(xié)議的特點(diǎn)，我們采用了基于事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制的tcp/ip協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)方法。該機(jī)制的引入，使得系統(tǒng)在保證具有高效的匯編語言代碼效率的同時(shí)，實(shí)時(shí)響應(yīng)性也得到了大幅提高。下面將具體闡述事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制的特點(diǎn)和基于該機(jī)制的tcp/ip協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)。

    事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制

    系統(tǒng)初始化完成后， 進(jìn)入事件循環(huán)體，不斷查詢c8051f040-p.htm" target="_blank" title="c8051f040貨源和pdf資料">c8051f040的事件隊(duì)列是否有事件。一旦事件隊(duì)列非空，則讀取事件標(biāo)志字，判斷事件類型，而后調(diào)用對(duì)應(yīng)事件處理子程序。處理子程序執(zhí)行完畢后，仍然返回到事件循環(huán)體中。事件標(biāo)志字由中斷直接或者間接驅(qū)動(dòng)，當(dāng)某個(gè)事件發(fā)生后，只需在中斷服務(wù)程序中將狀態(tài)字的對(duì)應(yīng)位置位。中斷不斷向事件隊(duì)列中添加事件，c8051f040-p.htm" target="_blank" tit