基于AT91RM9200的以太網(wǎng)接口模塊設(shè)計
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2．5 JTAG接口電路設(shè)計
JTAG是一種國際標(biāo)準(zhǔn)測試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測試及對系統(tǒng)進(jìn)行仿真、調(diào)試，是開發(fā)、調(diào)試嵌入式系統(tǒng)的一種簡潔高效的手段。它有兩種接口標(biāo)準(zhǔn)：14針接口和20針接口。該設(shè)計中選擇20針接口標(biāo)準(zhǔn)。JTAG調(diào)試接口設(shè)計是否標(biāo)準(zhǔn)，直接影響到硬件平臺是否能夠連接ARM仿真器。所以在設(shè)計時，有以下幾點(diǎn)需要注意：
(1)盡可能按照標(biāo)準(zhǔn)的20針接口設(shè)計。如果設(shè)計成14針接口，一定要嚴(yán)格按照14針接口對應(yīng)于20針接口的對應(yīng)關(guān)系來設(shè)計。
(2)nTRST和nRESET、引腳不用時，要用10 kΩ的電阻拉高，否則JTAG上這兩個引腳的信號不確定，會造成ARM調(diào)試器不能正常連接目標(biāo)系統(tǒng)。
(3)JTAG上輸出的信號都要用10 kΩ的電阻拉高。
2．6 UART、串行接口電路設(shè)計
AT91RM9200的UASRT作為同步／異步串行接口，在調(diào)試狀態(tài)下作為調(diào)試串口；在正常工作狀態(tài)下為一般串行口使用，可以通過RS 232實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的通信。該設(shè)計中的UART、接口芯片是MAX3232，其工作電壓為3．3 V，16引腳SOIC封裝。其最為簡單且常用的是三線制接法，即地線，接收數(shù)據(jù)線和發(fā)送數(shù)據(jù)線三腳對應(yīng)相連。
在完成以上幾部分電路設(shè)計后，基于AT91RM9200的嵌入式系統(tǒng)就具有了安全可靠的工作條件，也為下面的擴(kuò)展以太網(wǎng)接口設(shè)計打下了良好的基礎(chǔ)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/152469.htm
3 以太網(wǎng)接口設(shè)計
在ARM系統(tǒng)中，以太網(wǎng)接口是與遠(yuǎn)程機(jī)進(jìn)行通信及調(diào)試的基礎(chǔ)，還可以進(jìn)行內(nèi)部局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)間的通信。而基于ARM的系統(tǒng)若沒有以太網(wǎng)接口，其應(yīng)用價值就會大打折扣。因此，就整個嵌入式系統(tǒng)而言，以太網(wǎng)接口電路是必不可少的，但同時也是相對復(fù)雜的。
從硬件的角度看，以太網(wǎng)接口電路主要由MAC控制器和物理層接口(PHY)兩大部分構(gòu)成。該設(shè)計中所用到的以太網(wǎng)接口芯片RTL8019AS，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含這兩部分。RTL8019AS是一款高集成度的以太網(wǎng)控制芯片，具有8／16位總線模式，集成了IEEE802．3協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的MAC層和PHY層的性能，與NE2000相兼容，支持以太網(wǎng)全雙工通信方式；支持UTP，AUI和BNC自動檢測，支持16位I／O基本地址選項(xiàng)和額外I／O地址輸入／輸出完全解碼方式；支持存儲器瞬時讀寫，收發(fā)可同時達(dá)到10 Mb／s的速率，內(nèi)置16 KB的SRAM，可以方便地與微處理器進(jìn)行連接。它支持多種嵌入式處理器芯片，內(nèi)置有FIFO緩存器用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
3．1 以太網(wǎng)接口工作原理
使用RTL8019AS作為以太網(wǎng)的物理層接口，它的基本工作原理是：在收到由主機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)包后，偵聽網(wǎng)絡(luò)線路。如果線路忙，它就等到線路空閑為止，否則，立即發(fā)送該數(shù)據(jù)幀。在發(fā)送過程中，首先為數(shù)據(jù)包添加幀頭(包括前導(dǎo)字段和幀開始標(biāo)志)，然后生成CRC校驗(yàn)碼，最后將此數(shù)據(jù)幀發(fā)送到以太網(wǎng)上。
在接收過程中，它將從以太網(wǎng)收到的數(shù)據(jù)包在經(jīng)過解碼、去幀頭和地址校驗(yàn)等步驟后緩存在片內(nèi)。在CRC校驗(yàn)通過后，它會根據(jù)初始化配置情況，通知RTL8019AS收到了數(shù)據(jù)包。最后，用某種傳輸模式(I／O模式、Memory模式、DMA模式)傳到ARM系統(tǒng)的存儲區(qū)中。
3．2 硬件電路設(shè)計
用RTL8019AS芯片設(shè)計的以太網(wǎng)控制器相關(guān)電路，可以通過RJ45連上以太網(wǎng)，在判斷網(wǎng)卡芯片是否工作正常時，有兩個依據(jù)，一是看狀態(tài)指示LED是否有閃爍；二是用專用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽工具軟件進(jìn)行監(jiān)聽。在本設(shè)計中用兩個LED指示燈表示接收和發(fā)送狀態(tài)，當(dāng)有網(wǎng)絡(luò)連接且收發(fā)數(shù)據(jù)包時，LED閃爍。此外，網(wǎng)卡芯片單獨(dú)不能工作，還必須有一個網(wǎng)絡(luò)變壓器在RJ45接口和網(wǎng)卡芯片中間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，該設(shè)計中所用的電平轉(zhuǎn)換器是20F001N。另外要特別注意，由于RTL8019AS的復(fù)位引腳是高電平有效，而AT91RM9200的NRST引腳是低電平有效，所以不能直接將兩個引腳進(jìn)行連接。該設(shè)計所用的解決方法是：在兩引腳間加上一個共發(fā)射極的三極管，利用它的反相作用，來達(dá)到兩個復(fù)位引腳間的電平匹配。同時，為了提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，需要將網(wǎng)卡芯片設(shè)計成16位的數(shù)據(jù)通道，這就要求將RTL8019AS的IOCSl6B引腳用電阻上拉來達(dá)到設(shè)計目的。RTL8019AS與AT91RM9200進(jìn)行連接還需要以下引腳：NOE，NEW，NCS2，D[O：15]，一條中斷線IRQ0以及地址線A[O：4](設(shè)計RTL8019AS的I／O基地址為300H，所以只需要SA[O：4]接A[O：4]，而A[5：19]只需要接地即可)。至此，硬件電路已經(jīng)設(shè)計完畢，整個電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
4 軟件設(shè)計
4．1 以太網(wǎng)口初始化
初始化第一步是復(fù)位以太網(wǎng)口。以太網(wǎng)口復(fù)位分為硬件復(fù)位和軟件復(fù)位。硬件復(fù)位通過給RTL8019AS的RESET引腳發(fā)送一個復(fù)位脈沖；軟件復(fù)位通過寫端口達(dá)到復(fù)位，也就是給18～1F之間的任意一個寄存器寫入任意一個數(shù)，就使得以太網(wǎng)口復(fù)位。第二步是設(shè)置一些寄存器的初始值，寄存器保存本機(jī)的物理地址，只有和寄存器保存的物理地址相同的以太網(wǎng)幀才被接收(RCR寄存器中PRO=O)。
以太網(wǎng)口第一次復(fù)位必須是硬件復(fù)位，硬件復(fù)位以后要經(jīng)過大約10 ms的等待才能對以太網(wǎng)口操作，特別是發(fā)送和接收操作。
4．2 以太網(wǎng)口存儲及初始化
RTL8019AS內(nèi)部RAM地址范圍從0x0000～0x7FFFF，其中0x4000～Ox7FFF用作接收和發(fā)送緩沖區(qū)。緩沖區(qū)是按頁管理的，256 b為一頁，這樣接收發(fā)送緩沖頁面是0x40～0x7F。發(fā)送緩沖區(qū)的起始頁在TPSR寄存器中設(shè)置，接收緩沖區(qū)的起始頁在PSTART寄存器中設(shè)置，PSTART實(shí)際上也表明了發(fā)送緩沖區(qū)的結(jié)束頁。接收緩沖區(qū)的結(jié)束頁是PSTOP。所以發(fā)送緩沖區(qū)的頁從TPSR到PSTART-1，接收緩沖區(qū)的頁從PSTART到PSTOP-1。一般設(shè)置如下：
使發(fā)送緩沖區(qū)可以容納下兩個最大以太網(wǎng)幀(最大為1 514 B)，第一個幀放在SEND_START_PAGEO起始頁，第二個幀放在SEND_START_PAGE1起始頁，剩下的緩沖區(qū)都作為接收緩沖區(qū)。
RTL8019AS內(nèi)部RAM是雙口 RAM，因?yàn)樗С謨蓚€獨(dú)立的操作：一個是用戶CPU讀取RAM中的內(nèi)容，對這個操作RTL8019AS提供一個讀寫口，也就是寄存器中的Remote DMA Port；另一個是RTL8019AS內(nèi)部控制電路把從網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)寫入RAM中，這時RAM稱為Local DMA。RTL8019AS通過Local DMA寫入RAM是不需要用戶干涉的，它通過Remote DMA Port讀寫RAM。
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