基于TCP/IP的浮標(biāo)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.2 TCP/IP協(xié)議棧W3100A簡介

W3100A是一種TCP/IP協(xié)議棧芯片，它包含了TCP、IP Ver.4、UDP、ICMP、ARP等Internet協(xié)議和DLC、MAC以太網(wǎng)協(xié)議。其功能框圖如圖 3所示。W3100A芯片由4部分組成：微控器接口單元、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議引擎、雙口RAM及網(wǎng)絡(luò)物理層介質(zhì)開關(guān)接口MII(Media Independent Interface)單元。W3100A支持全雙工20Mbps的數(shù)據(jù)通信，并可同時支持4個獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)連接；提供16KB的數(shù)據(jù)緩沖雙口SRAM；采用0.35μm的CMOS工藝，64引腳LQFP封裝；采用3.3V電源電壓，其I/O接口兼容了5V的數(shù)字邏輯電平，可非常方便地與MCU和DSP接口連接。

2、電路設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的主要電路由微控制器MSP430F169、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧W3100A、以太網(wǎng)接口控制器RTL8201及網(wǎng)絡(luò)接口構(gòu)成。W3100A與MSP430F169的連接可采用I2C接口模式或直接總線模式。采用I2C接口模式的優(yōu)點(diǎn)是電路簡潔，占用端口資源少。但I(xiàn)2C接口的傳輸速度會受到一定限制，所以當(dāng)要求更高傳輸速度時，可采用直接總線接口方式，如圖 4所示。W3100A提供MII接口與RTL8201相連，其中引腳RX_CLK、RXDV、RXD[0:3]以及COL用于數(shù)據(jù)的接收，而TX_CLK、TXE、TXD[0:3]用于數(shù)據(jù)的發(fā)送。

　　在接口的實(shí)現(xiàn)中，以太網(wǎng)變壓器是不可缺少的。在差分發(fā)送引腳(TX+/TX-)上，需要一個專用于10BASE-T 操作的脈沖變壓器，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。網(wǎng)絡(luò)傳來的數(shù)據(jù)也經(jīng)過變壓器，由差分接收引腳(RX+/RX-)接收。以太網(wǎng)變壓器的作用主要是將外部線路與RTL8201隔開，防止干擾和燒壞元器件，實(shí)現(xiàn)帶電的插拔功能。本設(shè)計(jì)采用了PULES的J0011型變壓器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 5所示。該變壓器集成了RJ-45接頭，在簡化了連線的同時也提高了高頻信號傳輸?shù)目煽啃浴?p>

同時在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時應(yīng)注意，由于W3100A的復(fù)位引腳為高電平有效，而MSP430F169和RTL8021的復(fù)位引腳為低電平有效，所以在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時要求同時產(chǎn)生高、低兩路復(fù)位信號，如圖 6所示。

3、軟件設(shè)計(jì)

3.1 MSP430總線讀寫

W3100A有專門的微控制器接口與MCU相連，其總線操作類似于MCU對外部存儲器的讀寫。但MSP430微控制器沒有專門的外部擴(kuò)展總線接口，所以這里采用通用端口模擬外部擴(kuò)展總線端口。對于W3100A的訪問要依照其讀寫時序進(jìn)行操作，如圖 7、圖 8所示，可將讀寫程序作為函數(shù)在主程序中調(diào)用。

下面列舉了部分讀總線程序：

寫總線過程與讀總線類似，不同的是將P4端口設(shè)為輸出狀態(tài)，并操作寫有效（/WE）。要注意的是/WE恢復(fù)到高電平時的上升沿觸發(fā)數(shù)據(jù)寫入。