MC9S12NE64型單片機(jī)的嵌入式以太網(wǎng)連接

摘要：本文分析基于單片機(jī)的以太網(wǎng)連接方案，介紹MC9S12NE64型16位單片機(jī)的特性及其最小系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，給出MC9S12NE64的初始化過程、主程序和TCP／IP協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)的思想。

1 引言

　　隨著互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)和以太網(wǎng)的迅速發(fā)展，基于以太網(wǎng)的設(shè)備控制越來越多，發(fā)展也越來越快。目前，以太網(wǎng)(EtImmet)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，通過以太網(wǎng)及TCP／IP協(xié)議?？梢允共煌木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)互連、交換數(shù)據(jù)。

　　用以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接有多種方案。傳統(tǒng)的多器件以太網(wǎng)連接方案是通過MCU擴(kuò)展以太網(wǎng)控制器來實(shí)現(xiàn)的，必要時(shí)還需要擴(kuò)展外部RAM和 ROM。雖然這種方案應(yīng)用起來不是很困難，但所用外部元件數(shù)量較多，系統(tǒng)開銷較大。穩(wěn)定性不高。為了解決傳統(tǒng)方案的不足，本文討論以集成以太網(wǎng)MAC層和物理層的16位單片機(jī)MC9S12NE64來實(shí)現(xiàn)單器件以太網(wǎng)連接。與多器件方案相比．單器件連接方案具有所用外部元件少、系統(tǒng)開銷小、穩(wěn)定性高、設(shè)計(jì)時(shí)間短等一系列優(yōu)點(diǎn)。

2 MC9S12NE64簡(jiǎn)介

　　MC9S12NE64是Freescale公司生產(chǎn)的基于HCSl2 CPU內(nèi)核的16位單片機(jī)，利用它可以方便地實(shí)現(xiàn)單器件以太網(wǎng)連接，構(gòu)成一個(gè)完整的終端節(jié)點(diǎn)。MC9S12NE64的內(nèi)部功能模塊框圖如圖1所示，主要特性如下：

　　采用高性能16位HCSl2CPU內(nèi)核，3．3V下工作頻率可達(dá)25MHz或10MIPS，具有優(yōu)化的C語(yǔ)言體系結(jié)構(gòu)，可以生成十分簡(jiǎn)潔的代碼。

　　帶有片上調(diào)試接口，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)在線仿真和調(diào)試，而無(wú)需仿真器。

集成了64KB的nash內(nèi)存和8KB的靜態(tài)RAM，能夠滿足大多數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合。如果需要還可進(jìn)行外部擴(kuò)展。

集成了10／100Mbps以太網(wǎng)媒介訪問控制器(EMAC)，內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)的媒介獨(dú)立接口(MII)，可以實(shí)現(xiàn)地址識(shí)別及過濾、以太類型過濾，支持半雙工和全雙工通信，具有和8KB RAM共用可配置的EMAC緩沖區(qū)，包括一個(gè)發(fā)送緩沖區(qū)和兩個(gè)接收緩沖區(qū)，MC9S12NE64的RAM以2倍于CPU的速度運(yùn)行，使得CPU和EMAC 緩沖區(qū)可以交叉存取數(shù)據(jù)。

集成了10／100Mbps以太網(wǎng)物理層(EPHY)，支持自動(dòng)協(xié)商模式，支持半雙工和全雙工的通信。并具有自診斷功能。

帶有8通道10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器fADC)、4通道16位定時(shí)器、2個(gè)串行通信接口(SCI)，1個(gè)高速串行外設(shè)接口(SPI)、1個(gè)具有256種時(shí)鐘速度選項(xiàng)的I2C接口，具備使用鎖相回路的時(shí)鐘及復(fù)位發(fā)生器(CRG)模塊，有多達(dá)70個(gè)通用I／O口。具有80引腳TQFP-EP和112引腳LQFP兩種封裝。