基于TCPIP的網(wǎng)卡電路及驅(qū)動的設(shè)計(jì).doc

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1、基于TCP/IP的網(wǎng)卡電路及驅(qū)動的設(shè)計(jì)發(fā)布日期:2008-06-17　作者:段俊潔,金光，李潤知，王宗敏來源:微計(jì)算機(jī)信息摘要：在嵌入式系統(tǒng)中，可以利用TCP/IP協(xié)議，成功的實(shí)現(xiàn)雙機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連，既提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，又保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，同時也擴(kuò)展了數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行О霃?。該文介紹TCP/IP通信模塊的硬件構(gòu)成、功能和以太網(wǎng)接口芯片的驅(qū)動方式，完成了以太網(wǎng)硬件電路和驅(qū)動的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：TCP/IP協(xié)議;電路;驅(qū)動1?前言隨著Internet網(wǎng)絡(luò)軟、硬件的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)用戶正以指數(shù)級增長。而各種家電設(shè)備、PDA、儀器儀表、工業(yè)生產(chǎn)中數(shù)據(jù)的采集與控制等設(shè)備也正在逐漸走向網(wǎng)絡(luò)化，以便共

2、享互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中龐大的資源。TCP/IP協(xié)議已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，每時每刻保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確傳輸。在嵌入式系統(tǒng)中，可以利用TCP/IP協(xié)議中的ARP、IP、ICMP、UDP和TCP，成功的實(shí)現(xiàn)雙機(jī)的網(wǎng)絡(luò)互連[3]。因此，如何在價格低廉、資源有限的嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能，已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員面臨的重要課題。2?網(wǎng)卡硬件電路設(shè)計(jì)本文所選用的LPC2292嵌入式微處理器是以ARM7TDMI為核心的。ARM7系列微處理器為低功耗的32位RISC處理器，最適合用于對價位和功耗要求較高的消費(fèi)類應(yīng)用。系統(tǒng)的ARM微處理器完成主要的控制工作，而網(wǎng)絡(luò)接口控制器（NIC）則是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

3、實(shí)現(xiàn)的物理媒介及系統(tǒng)與外部通信媒介之間的接口。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，這兩部分是關(guān)鍵，其他部分則協(xié)同這兩部分共同完成數(shù)據(jù)傳輸。在本文中，ARM微控制器我們選用LPC2292，網(wǎng)絡(luò)接口控制器我們選用臺RTL8019AS。網(wǎng)卡電路的硬件組成如圖1所示。??????????????????????????圖1網(wǎng)卡電路的硬件組成在本課題中，LPC2292和RTL8019AS之間的數(shù)據(jù)傳輸采用16位模式，使用了D15～D0共16根數(shù)據(jù)線，讀寫以字（兩個字節(jié)）為單位，這樣可使系統(tǒng)有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，從而提高了系統(tǒng)效率。CPU使用I/O方式來與RTL8019AS交換數(shù)據(jù)，如上圖所示，LPC2292的

4、A5～A1分別與RTL8019AS的SA4～SA0相連，主處理器通過I/O地址對應(yīng)的寄存器來完成對RTL8019AS的操作?？紤]到目前市面上廣泛使用的RJ45連接器HRA，已經(jīng)包括了隔離變壓器，而且價格也很低，直接利用RJ45連接器，可以避免這部分接口電路的硬件電路錯誤，保證系統(tǒng)正常工作，而且可降低成本。在本電路中，由于網(wǎng)絡(luò)控制器RTL8019AS沒有片選輸入端，所以我們使用四總線緩沖器74HC125來控制RTL8019AS上的IORB（讀）、IOWB（寫），SA5和SA6四個管腳，LPC2292的NIC片選信號與74HC125的門控端G相連。3?驅(qū)動程序軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)只有硬件還不能工

5、作，必須在硬件和軟件協(xié)同配合下才能工作[1]。所以，軟件設(shè)計(jì)也是系統(tǒng)開發(fā)過程中的重要組成部分。軟件設(shè)計(jì)將從其要實(shí)現(xiàn)的功能出發(fā)來實(shí)現(xiàn)。下面我們先了解一下RTL8019AS內(nèi)部的物理細(xì)節(jié)，然后分析如何實(shí)現(xiàn)功能。3.1?RTL8019AS存儲器及I/O映射RTL8019AS的地址范圍為0x0000～0x7fff。其中，0x0000～0x00ff是RTL8019AS上EEPROM9346的映像存儲。另外，在RTL8019AS中，內(nèi)部與NE2000兼容的寄存器也有I/O映射地址，其范圍為0x0000～0x001f，具體每個寄存器的地址可參考RTL8019AS內(nèi)部寄存器表。LPC2292對這些寄

6、存器的操作是將它們作為微處理器的I/O端口設(shè)備。3.2?RTL8019AS內(nèi)部存儲緩沖區(qū)管理RTL8019AS內(nèi)部有一個容量為8K×2Byte的內(nèi)部數(shù)據(jù)緩沖RAM，用來緩沖存儲發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)分組。RTL8019AS內(nèi)部的RAM是以256字節(jié)為一頁，按頁存儲的結(jié)構(gòu)，RAM地址的高8位又叫頁碼[2]。把前面的12頁用來存放發(fā)送的數(shù)據(jù)包，后面的52頁用來存放接收的數(shù)據(jù)包。為了有效利用緩沖區(qū)，RTL8019AS將接收緩沖RAM構(gòu)成環(huán)形緩沖結(jié)構(gòu)。52個這樣的緩沖區(qū)通過指針控制鏈接成一條邏輯上的緩沖環(huán)。為便于緩沖環(huán)讀/寫操作。還需要兩個指針，它們是當(dāng)前頁指針CURR，確定下一包放在何處，起著緩

7、沖環(huán)寫頁指針的作用；邊界指針BNRY，指向未經(jīng)微處理器取走處理的最早到達(dá)數(shù)據(jù)包的起始頁，起著緩沖環(huán)讀頁指針的作用。3.3?網(wǎng)卡內(nèi)部的寄存器RTL8019AS內(nèi)部的與NE2000兼容的寄存器均為8位寄存器，被映射到4頁上，每頁有16個寄存器。當(dāng)前映射頁由命令寄存器CR的PS0和PS1位決定，頁內(nèi)寄存器選擇由地址線決定。第0頁寄存器用于收發(fā)過程，第1頁寄存器則主要用于RTL8019AS的初始化，第2頁寄存器用于環(huán)路診斷，第3頁寄存器用于某些軟件參數(shù)設(shè)置。3.4