摘要：嵌入式以太網(wǎng)不僅可用于工業(yè)現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)上網(wǎng)功能，而且還可以用于信息家電的以太網(wǎng)接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，具有很好的發(fā)展前景。文章介紹基于TMS320LF2407型DSP的嵌入式系統(tǒng)與LAN91C111型自適應(yīng)10Mb/s/100Mb/s嵌入式以太網(wǎng)控制的接口電路及軟硬件實(shí)現(xiàn)方法。 關(guān)鍵詞：數(shù)字信號處理 LAN91C111 TCP/IP 嵌入式以太網(wǎng) 1 引言 在電子設(shè)備日趨網(wǎng)絡(luò)的背景下，目前廣泛使用的以太網(wǎng)及TCP/IP協(xié)議已經(jīng)成為事實(shí)上最常用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之一，它的高速、可靠、分層及可擴(kuò)充性使得它在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越靈活，很多情況下運(yùn)用以太網(wǎng)和TCP/IP能夠簡化結(jié)構(gòu)和降低成本。目前關(guān)于嵌入式以太網(wǎng)的設(shè)計(jì)方案不是很多，其中大多是基于單片機(jī)的，缺點(diǎn)是速度慢、成本太高。DSP作為一種特殊的嵌入式微處理器系統(tǒng)，具有嵌入的協(xié)處理器和用于快速數(shù)據(jù)處理的并行數(shù)據(jù)通道，在嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中引入DSP技術(shù)可以使嵌入式以太網(wǎng)變得更快、更便宜、更容易進(jìn)行功能擴(kuò)充。本文介紹了基于TMS320LF2407型的嵌入式系統(tǒng)與LAN91C111型自適應(yīng)10Mb/s/100Mb/s嵌入式以太網(wǎng)控制芯片的接口電路和實(shí)現(xiàn)方法。 2 LAN91C111 LAN91C111是SMSC公司為嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)推出的第三代快速以太網(wǎng)控制器。LAN91C111的芯片上集成了遵循SMSC/CD協(xié)議的MAC（媒體層）和PHY（物理層），符合IEEE802.3/802.U-100Base-Tx/10Base-T規(guī)范，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該以太網(wǎng)控制器的主要功能如下： •自適應(yīng)地選傳輸速率，支持10Mb/s/100Mb/s； •充分支持全雙工交換式以太網(wǎng)； •支持突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸； •8k字節(jié)的內(nèi)部存儲(chǔ)器用作接收發(fā)送的FIFO緩存； •增強(qiáng)式能量管理功能； •支持總線8位、16位、32位的CPU訪問； •提前發(fā)送和接收。 LAN91C111以太網(wǎng)控制器遵循IEEE頒布的802.3以太網(wǎng)傳輸協(xié)議。其8-32位數(shù)據(jù)總線接口單元通過控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線與外部的CPU相連。外部數(shù)據(jù)可以8位、16位或32位的方式與LAN91C111進(jìn)行交換。該電路還集成了EEPROM接口，自舉時(shí)再通過EEOROM接口輸入到芯片中，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)初始化�？偩�仲裁器（Arbiter）用來監(jiān)視以太網(wǎng)總線的數(shù)據(jù)交流情況，一旦發(fā)生阻塞，仲裁器一方面通過總線接口單元與外部CPU聯(lián)系，另一方面控制內(nèi)存控制單元（MMU），實(shí)現(xiàn)總線數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)。內(nèi)存控制單元可控制8kB動(dòng)態(tài)SRAM的存儲(chǔ)情況，實(shí)現(xiàn)與DMA控制器之間的數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)。DMA控制器與總線控制器一起控制DMA與以太網(wǎng)協(xié)議處理器（EPH）之間的數(shù)據(jù)交換。以太網(wǎng)協(xié)議處理器（EPH）之間的數(shù)據(jù)交換。以太網(wǎng)協(xié)議處理器出來的數(shù)量最終經(jīng)過10Mb/s/100Mb/s的物理層（PHY）直接到達(dá)以太網(wǎng)總線。 3 硬件電路組成 出于性價(jià)比的考慮，選用DSP控制器作為主CPU。TMS320LF2407是TI公司發(fā)布的一款高性價(jià)比的，適用于工業(yè)控制領(lǐng)域的DSP。該系列具有強(qiáng)大的指令系統(tǒng)、較強(qiáng)的靈活性、高速的數(shù)學(xué)處理功能及全新的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可廣泛用于通信、計(jì)算機(jī)、商業(yè)、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域。TMS320LF2407是240X系列控制器中功能最強(qiáng)的一款，采用低功耗CMOS技術(shù)，具有30MI/s的執(zhí)行速率，片上還集成了豐富的外圍部件（EVM、A/D模塊、CAN、SCI、SPI及JTAG）。TMS320LF2407的工作頻率較高（40MHz），存貯空間較大（高達(dá)32k字的FLASH程序存儲(chǔ)器，可擴(kuò)展外部64k字存儲(chǔ)器，64k字I/O尋址空間），非常適合處理復(fù)雜的TCP/IP協(xié)議。 由于LAN91C111是專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，因此，其外圍電路相對比較簡單。它和沒有DMA傳輸性能的16位DSP（TMS320LF2407）及TG110-S050N2型電磁耦合變壓器構(gòu)成的嵌入式以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中，地址總線A1-A15相連。A0沒有被LAN91C111使用，懸空；數(shù)據(jù)總線D0-D15相連，用于16位數(shù)據(jù)傳輸。LAN91C111端D16-D32懸空；LAN91C111的片選信號AEN由DSP的外部I/O接口選通信號IS提供。二個(gè)元件的讀電平RD、寫電平WR分別相連。LAN91C111的中斷輸出信號INTRO送入DSP的外部中斷腳XINT1觸發(fā)中斷。嵌入式以太網(wǎng)通信模塊的電路原理如圖3所示。 4 軟件設(shè)計(jì) 4.1 μC/OS II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的移植 μC/OS II是一種開放源碼的實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，是一個(gè)可移植、可裁減、可固化的占先式多任務(wù)操作系統(tǒng)，已被應(yīng)用到多種微處理器中，其大部分源碼是用ANSI C語言編寫的。移植工作包括以下幾個(gè)內(nèi)容： （1）用匯編語言改寫OS_CPU_A.ASM文件 該文件包括4個(gè)子程序：_OSStartHighRdy、OSCtxSw、OSIntCtxSw和OSTickISR