嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器CS6208及其應(yīng)用

摘要：CS6208是Myson Century公司推出的專門用于網(wǎng)絡(luò)控制和傳輸?shù)男酒?，它基?051體系結(jié)構(gòu)硬件平臺(tái)的支撐，使用Keil 51編譯環(huán)境，處理速度與8051系列單片機(jī)相比有很大的提高，支持IEEE 802.37線ＥＮＤＥＣ接口以及TCP/IP、ARP、UDP等協(xié)議，并且集成有４周期的8051和一個(gè)以太網(wǎng)接口。由于它把TCP/IP協(xié)議棧函數(shù)已封裝起來，因此，用戶只需調(diào)用它的API函數(shù)即可完成操作。文章介紹了CS6208的原理、特點(diǎn)和引腳功能，給出了CS6208的一種典型應(yīng)用設(shè)計(jì)電路。

１ 概述

ＣＳ６２０８是Ｍｙｓｏｎ Ｃｅｎｔｕｒｙ公司最新推出的嵌入式網(wǎng)絡(luò)微控制器，尤其適用于一些網(wǎng)絡(luò)控制和傳輸?shù)膱龊?。該器件基于８０５１體系結(jié)構(gòu)硬件平臺(tái)的支撐，使用Ｋｅｉｌ ５１編譯環(huán)境?并且處理速度比８０５１系列單片機(jī)有很大的提高。通常８０５１單片機(jī)中的１２個(gè)時(shí)鐘周期可組成一個(gè)機(jī)器周期，而在ＣＳ６２０８中只需要４個(gè)時(shí)鐘周期，因此在相同的時(shí)鐘周期下，ＣＳ６２０８的處理速度是５１系列單片機(jī)的３倍。ＣＳ６２０８將ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議棧的底層函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，并把它封裝成ＡＰＩ函數(shù)。這樣，原來用戶要編寫ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議代碼才能解決的問題現(xiàn)在只需調(diào)用ＡＰＩ函數(shù)即可解決，因而大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期；ＣＳ６２０８內(nèi)部集成了４周期的８０５１和一個(gè)以太網(wǎng)控制器，并配備有標(biāo)準(zhǔn)１０ＭＨｚ以太網(wǎng)接口（包括ＭＡＣ和ＰＨＹ），同時(shí)支持ＡＲＰ、ＩＣＭＰ、ＩＰ、ＵＤＰ、ＴＣＰ、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ、ＨＴＴＰ等常用協(xié)議，應(yīng)用技術(shù)門檻極低，用戶無需自己開發(fā)ＴＣＰ／ＩＰ等核心協(xié)議程序，特別適合傳統(tǒng)行業(yè)的產(chǎn)品改造和升級，而且極其方便；ＣＳ６２０８把原來需要單片機(jī)和ＭＡＣ控制器兩個(gè)芯片才能解決的網(wǎng)絡(luò)接入問題集成到了一起，從而大大降低了產(chǎn)品的成本；此外，它的節(jié)能機(jī)制更加科學(xué)高效，ＣＰＵ核僅工作在１．８Ｖ。系統(tǒng)工作在６０ＭＨｚ時(shí)，如果輸入電壓為５Ｖ，典型電流值為２５８ｍＡ在節(jié)能模式下僅為１２８ｍＡ。

圖1

２　引腳功能及芯片主要特點(diǎn)

２．１ 引腳功能

圖１所示是ＣＳ６２０８的引腳排列。

２．２ 主要特點(diǎn)

ＣＳ６２０８內(nèi)部的功能模塊組成框圖如圖２所示。其主要特點(diǎn)如下：

●ＣＰＵ

基于８０５１體系結(jié)構(gòu)的硬件平臺(tái)，它的時(shí)鐘在內(nèi)部可編程，系統(tǒng)最高可工作在６０ＭＨｚ。

●存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)

片內(nèi)有６５ｋ字節(jié)ＲＯＭ和３２ｋ字節(jié)的ＲＡＭ存儲(chǔ)器，外部最多可以擴(kuò)展到９８ｋ字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和１３１ｋ字節(jié)程序存儲(chǔ)器。

●串口和計(jì)數(shù)器

全雙工的通用串口和計(jì)數(shù)器，與８０５１單片機(jī)相類似，同時(shí)，該芯片內(nèi)部還集成有看門狗電路，而且其串口具有增強(qiáng)的自動(dòng)地址識別和幀檢錯(cuò)功能。

●中斷

具有８個(gè)中斷源和３個(gè)中斷優(yōu)先級。

●網(wǎng)絡(luò)接口

集成有１０／１００ＭＨｚ以太網(wǎng)控制器和ＩＥＥＥ ８０２．３ ７線ＥＮＤＥＣ接口?內(nèi)部有發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)，通過硬件能夠自動(dòng)計(jì)算各類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧中的校驗(yàn)和。

●Ｉ／Ｏ

帶有４個(gè)８位數(shù)字雙向通用Ｉ／Ｏ，它們具有超強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力以及３．３Ｖ和５Ｖ的輸入輸出能力。

●協(xié)議

編制的應(yīng)用程序可以訪問ＴＣＰ／ＩＰ網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，同時(shí)支持ＡＲＰ、ＩＣＭＰ、ＩＰ、ＵＤＰ、ＴＣＰ、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ、ＨＴＴＰ等常用協(xié)議和軟件，用戶也可根據(jù)需要增加自己的協(xié)議。

●Ａ／Ｄ

內(nèi)含四通道７位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

●電源管理

具有可編程的自動(dòng)監(jiān)測掉電和復(fù)位模式，ＣＰＵ核工作在１．８Ｖ。

３ 工作原理

ＣＳ６２０８物理層支持以太網(wǎng)接口和ＲＳ２３２串口的點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議。在ＣＳ６２０８中，每一個(gè)以太網(wǎng)的發(fā)送緩沖區(qū)是１．５ｋ字節(jié)，其接收緩沖區(qū)也經(jīng)常使用的，因?yàn)閿?shù)據(jù)有時(shí)是以猝發(fā)形式收到的，因此，當(dāng)收到數(shù)據(jù)時(shí)，就把收到的數(shù)據(jù)放到這個(gè)緩沖區(qū)中，然后由數(shù)據(jù)鏈路層直接從該緩沖區(qū)取走數(shù)據(jù)。鏈路層通常包括操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和計(jì)算機(jī)中對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口卡，它們將一起處理與電纜的物理接口細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，其緩沖區(qū)可用來暫時(shí)存儲(chǔ)要發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)幀。網(wǎng)絡(luò)層則處理分組在網(wǎng)絡(luò)中的活動(dòng)，比如分組的選路等。傳輸層可為兩臺(tái)主機(jī)的應(yīng)用程序提供端到端的通信。在ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議族中有兩個(gè)互不相同的協(xié)議ＴＣＰ和ＵＤＰ；其中ＴＣＰ為兩臺(tái)主機(jī)提供可靠的數(shù)據(jù)通信，而ＵＤＰ則提供一種簡單的服務(wù)。對于ＴＣＰ發(fā)送過程而言，應(yīng)用程序把數(shù)據(jù)先寫到緩沖區(qū)中，再寫到ＴＣＰ的發(fā)送緩沖區(qū)，然后寫到數(shù)據(jù)鏈路層的緩沖區(qū)，最后再通過以太網(wǎng)發(fā)送緩沖區(qū)到網(wǎng)絡(luò)上。ＴＣＰ的接收數(shù)據(jù)過程與此類似，每一個(gè)ＴＣＰ套節(jié)字的接收緩沖區(qū)是可選的，如果應(yīng)用程序要使用這個(gè)接收緩沖區(qū)，那么傳輸過來的數(shù)據(jù)就先寫到這個(gè)緩沖區(qū)中，之后再從這里取走，如果沒有這個(gè)接收緩沖區(qū)，接收來的數(shù)據(jù)就會(huì)直接送給應(yīng)用程序。在這種情況下，對于ＵＤＰ來說，其過程還相對簡單，應(yīng)用程序只要把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)鏈路層緩沖區(qū)中，然后通過以太網(wǎng)發(fā)出去即可，而應(yīng)用層則要負(fù)責(zé)處理特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié)，這就要求每一個(gè)應(yīng)用程序都有自己的緩沖區(qū)，這在一些標(biāo)準(zhǔn)的ＴＣＰ應(yīng)用程序（如ＰＯＰ３、ＳＭＴＰ、ＨＴＴＰ、ＦＴＰ）中是很常見的。具體的數(shù)據(jù)處理過程見圖３所示，圖中箭頭所指是數(shù)據(jù)的流向。

４?。茫樱叮玻埃傅膽?yīng)用

ＣＳ６２０８特別適用于網(wǎng)絡(luò)傳輸，尤其是在接入到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ時(shí)，可以非常方便地用于社區(qū)安全管理、監(jiān)控、家居安全、小型儀器設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化升級和信息家電等。原來需要專門工具、軟件，且需花費(fèi)很長的研發(fā)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程管理和控制，現(xiàn)在使用普通ＩＥ或者ＮｅｔＳｃａｐｅ等常用瀏覽器軟件，通過Ｉｎｔｅｒｎｅｔ即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問和控制，因而是信息家電等設(shè)備Ｉｎ-ｔｅｒｎｅｔ化升級換代的有力工具。它的處理速度能夠達(dá)到一般網(wǎng)絡(luò)接入的要求，由于ＣＳ６２０８支持ＡＲＰ、ＩＣＭＰ、ＩＰ、ＵＤＰ、ＴＣＰ、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ、ＨＴＴＰ等常用協(xié)議，且應(yīng)用技術(shù)門檻極低，因而無需用戶自己開發(fā)ＴＣＰ／ＩＰ等核心軟件，特別適合傳統(tǒng)行業(yè)的產(chǎn)品改造和升級；同時(shí)它也可以實(shí)現(xiàn)ＲＳ２３２到以太網(wǎng)口的傳輸，以使數(shù)據(jù)輕松接入網(wǎng)絡(luò)。ＣＳ６２０８的外部數(shù)據(jù)輸入端可以是ＳＲＡＭ或者ＦＩＦＯ接口，數(shù)據(jù)經(jīng)處理后直接發(fā)送至局域網(wǎng)或者連接到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ用戶，而且ＣＳ６２０８的雙向通用串口和兩個(gè)Ｉ２Ｃ總線接口可以方便地?cái)U(kuò)展使用。圖４是筆者用ＣＳ６２０８設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)服務(wù)器子系統(tǒng)（圖像壓縮模塊圖中未畫）。在該系統(tǒng)中，ＣＳ６２０８作為服務(wù)器，壓縮系統(tǒng)模塊不斷地把圖像數(shù)據(jù)寫到ＦＩＦＯ中，ＣＳ６２０８則不斷從ＦＩＦＯ中讀取數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，然后通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到局域網(wǎng)或因特網(wǎng)上。圖中的ＥＥＰＲＯＭ是用來存儲(chǔ)ＣＳ６２０８程序的，串口ＥＥＰＲＯＭ通過Ｉ２Ｃ總線來配置服務(wù)器的ＩＰ地址、ＭＡＣ地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)等信息，主機(jī)可以選擇直接通過左側(cè)串口對ＣＳ６２０８服務(wù)器進(jìn)行控制，從而大大方便用戶的使用。實(shí)際使用證明：該系統(tǒng)工作非常穩(wěn)定可靠，具有較高的數(shù)據(jù)吞吐量。