單芯片以太網(wǎng)瘦服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)

摘　要：MC9S12NE64是內(nèi)置以太網(wǎng)MAC層和PHY層的16位網(wǎng)絡(luò)單片機(jī)。本文介紹如何在開發(fā)之初，為NE64建立硬件開發(fā)平臺和軟件調(diào)試平臺，以及如何利用開放源代碼，在NE64上實(shí)現(xiàn)單芯片的以太網(wǎng)服務(wù)器。
 
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；嵌入式；以太網(wǎng)；服務(wù)器
 
引言
 
　　隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的推廣，網(wǎng)絡(luò)的概念逐漸由PC向工控模塊上轉(zhuǎn)移，如何充分利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集或者遠(yuǎn)程控制越來越受到了行業(yè)的關(guān)注。
 
　　進(jìn)行以太網(wǎng)服務(wù)器的開發(fā)時(shí)，一般的做法是MCU或者DSP加上網(wǎng)卡芯片。這樣做可以根據(jù)設(shè)計(jì)應(yīng)用的領(lǐng)域，選擇速度資源合適的控制芯片，和外擴(kuò)芯片配合，達(dá)到功能和成本的最優(yōu)化。如果控制芯片中能夠集成以太網(wǎng)的MAC層和PHY層，以此開發(fā)的系統(tǒng)當(dāng)然會(huì)在靈活性方面更勝一籌。Freescale公司在最近推出的網(wǎng)絡(luò)芯片MC9S12NE64便是在集成度方面的一次開拓性嘗試。
 
MC9S12NE64單片機(jī)特點(diǎn)
 
　　MC9S12NE64是Freescale公司在2004年推出的一款S12系列的網(wǎng)絡(luò)單片機(jī)。它內(nèi)部集成了以太網(wǎng)控制模塊和以太網(wǎng)物理層驅(qū)動(dòng)模塊，兼容IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)。和常用的網(wǎng)卡芯片一樣，NE64的工作模式能夠設(shè)定為10Mbps/100Mbps全雙工/半雙工，并且擁有自適應(yīng)的功能，可以滿足不同物理環(huán)境的要求。
 
　　NE64芯片與一般網(wǎng)卡芯片不同的是它的以太網(wǎng)緩沖區(qū)的設(shè)計(jì)，一般網(wǎng)卡芯片使用FIFO作為緩沖區(qū)，這種設(shè)計(jì)可以最大限度的發(fā)揮緩沖區(qū)的作用。NE64內(nèi)部則是使用3塊RAM作為緩沖區(qū)，兩塊用于接收，一塊用于發(fā)送，而且RAM大小可以用戶設(shè)定。因?yàn)橛糜诳刂?，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包一般少用到1.5KB的最大傳輸，所以這種用戶設(shè)定大小的緩沖RAM帶來了應(yīng)用上的靈活性，而節(jié)約下來的RAM也可以被用戶程序使用。
 
　　NE64的CPU是速度為50MHz的明星內(nèi)核（Star Core），總線時(shí)鐘可以達(dá)到25MHz，此外它還有8KB的片內(nèi)RAM和64KB的片內(nèi)Flash，因此只是一塊NE64芯片，就可以在眾多中低端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域取代以往的外擴(kuò)芯片設(shè)計(jì)模式。
 
　　除了以上資源以外，MC9S12NE64內(nèi)部還集成8路10位ADC，各種串口（2個(gè)SCI、1個(gè)SPI、1個(gè)I2C），以及一些單片機(jī)常用模塊，如定時(shí)器、振蕩器等，功能足夠強(qiáng)大。
 
　　NE64的封裝形式有112引腳LQFP和80引腳QFP兩種，112引腳的封裝形式引出了總線擴(kuò)展用的幾組I/O，便于總線的擴(kuò)展。
 
在線開發(fā)方法
 
　　對于新型單片機(jī)，最重要的是要熟知它的特性，建立開發(fā)環(huán)境，然后著手開發(fā)。筆者制作了基于NE64的硬件開發(fā)平臺，同時(shí)繼承實(shí)驗(yàn)室以前的積累，編寫了片上調(diào)試監(jiān)控程序，用于軟件調(diào)試。以此為開發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)以太網(wǎng)服務(wù)器，用于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和串口數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，詳細(xì)介紹如下。
 
硬件開發(fā)