1 引言

　　目前，以太網(wǎng)（ethernet）協(xié)議已經(jīng)非常廣泛地應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如辦公局域網(wǎng)、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)等場(chǎng)合，并且還不斷地發(fā)展。基于以太網(wǎng)的新技術(shù)和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不斷出現(xiàn)，以太網(wǎng)已經(jīng)成為事實(shí)上最常用的局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之一。但是，基于以太網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)目前并不是很多。其原因除了嵌入式系統(tǒng)本身運(yùn)行速度較慢、資源較少且不足以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)的各種協(xié)議外，更重要是設(shè)計(jì)以太網(wǎng)的接口及協(xié)議相對(duì)比較復(fù)雜，使人望而卻步。本文將研討基于c8051f系列單片機(jī)系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)與10mbps以太網(wǎng)控制器芯片rtl8019as的接口電路實(shí)現(xiàn)及編程方法。

　　2 嵌入式以太網(wǎng)接口分析

　　2.1 接口組成

　　8位mcu的嵌入式設(shè)備通過(guò)以太網(wǎng)接口，將8位mcu采集的數(shù)據(jù)信息，傳送到遠(yuǎn)程服務(wù)器。在這個(gè)過(guò)程中需要處理網(wǎng)絡(luò)接口、接收數(shù)據(jù)的分析、發(fā)送數(shù)據(jù)段的封裝等問(wèn)題。

　　以10baset以太網(wǎng)為例，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)該做的工作是首先對(duì)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行曼切斯特編碼，然后對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使其發(fā)送的數(shù)據(jù)適合10baset的以太網(wǎng)傳輸，最后把處理好的數(shù)據(jù)以適當(dāng)?shù)乃俣劝l(fā)送到以太網(wǎng)。同時(shí)為了保證數(shù)據(jù)的有效性，系統(tǒng)還應(yīng)具有沖突檢測(cè)和重發(fā)功能。在這個(gè)過(guò)程中，直接用8位mcu來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能非常困難。解決的方法是用專(zhuān)門(mén)的網(wǎng)絡(luò)接口芯片nic網(wǎng)絡(luò)接口卡（nic-network inteRFace card）來(lái)實(shí)現(xiàn)，這類(lèi)芯片遵循ieee802.3所規(guī)定的csma/cd協(xié)議，除了提供物理鏈路所需的電氣性能外，還提供曼切斯特編碼、沖突檢測(cè)和重發(fā)功能，可以用很少的外圍電路一起完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能。這樣，8位mcu只需要nic芯片提供初始配置和數(shù)據(jù)接口，這對(duì)于8位mcu是沒(méi)有問(wèn)題的。基于以上的分析，8位mcu的嵌入式設(shè)備以太網(wǎng)接口部分構(gòu)成如圖1所示:

圖1 嵌入式設(shè)備以太網(wǎng)接口組成

　　2.2 以太網(wǎng)控制芯片――rtl8019as

　?。?） rtl8019as的主要性能

　　符合以太網(wǎng)ii與ieee802.3（10base5、10base2、10baset）標(biāo)準(zhǔn);
　　全雙工，收發(fā)可同時(shí)達(dá)到10mbit/s的速率;
　　內(nèi)置16kb的sram，用于收發(fā)緩沖，降低對(duì)主處理器的速度要求;
　　支持8/16位數(shù)據(jù)總線(xiàn)，8個(gè)中斷申請(qǐng)線(xiàn)以及16個(gè)i/o基地址選擇;
　　支持utp、aui、bnc自動(dòng)檢測(cè)，還支持對(duì)10baset拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自動(dòng)極性修正;
　　允許4個(gè)診斷l(xiāng)ed引腳可編程輸出;
　　采用cmos工藝，功耗低。單一電源5v供電。

　?。?） rtl8019as的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　rtl8019as芯片內(nèi)部包含遠(yuǎn)程dma（直接存儲(chǔ)器存取）接口、本地dma接口、mac（介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制）邏輯、數(shù)據(jù)編碼解碼邏輯和其它接口。這里的dma與平時(shí)所說(shuō)的dma有些不同:rtl8019as芯片的本地dma操作是由控制器本身完成;而遠(yuǎn)程dma并不是在沒(méi)有主處理器的參與下數(shù)據(jù)能自動(dòng)移到主處理器的內(nèi)存中，它指主處理器給出起址和長(zhǎng)度就可以讀寫(xiě)芯片的ram緩沖區(qū)，每操作一次ram地址自動(dòng)加1，而普通ram操作每次要先發(fā)地址再處理數(shù)據(jù)，速度較慢。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　3 嵌入式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)計(jì)方案