基于CPCI總線10／100 Mb／s以太網(wǎng)卡的設(shè)計與實現(xiàn)

0 引 言
基于PCI總線的以太網(wǎng)控制器是現(xiàn)在以致將來網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面的一個主要發(fā)展方向。8位ISA網(wǎng)卡目前已被淘汰，市場上常見的是16位ISA接口的10 Mb／s網(wǎng)卡，它的惟一好處就是價格低廉，適合于一些如網(wǎng)吧等要求不高的場合使用。而VESA、EISA網(wǎng)卡速度雖然快，但價格較貴，市場很少見。目前市場上的主流網(wǎng)卡是PCI總線的網(wǎng)卡。CPCI技術(shù)是在PCI技術(shù)基礎(chǔ)之上經(jīng)過改造而成，基于CPCI以太網(wǎng)卡性能更高。該文就是要設(shè)計一種高性能又不增加芯片成本的以太網(wǎng)卡電路。在仔細分析以太網(wǎng)的原理和理解CPCI總線原理的基礎(chǔ)上，以Intel 82551為例研究設(shè)計了一種高效的以太網(wǎng)卡電路。

1 CPCI的特點
CPCI(Compact Peripheral Computer Intercon-nect，緊湊的PCD具有以下特點：
(1)繼續(xù)采用PCI局部總線技術(shù)；
(2)拋棄IPC傳統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)，改用經(jīng)過20年實踐檢驗了的高可靠歐洲卡結(jié)構(gòu)，改善了散熱條件，提高了抗振動沖擊能力，符合電磁兼容性要求；
(3)拋棄IPC的金手指式互連方式，改用2 mm密度的針孔連接器，具有氣密性、防腐性，進一步提高了可靠性，并增加了負載能力。

2 Intel 82551以太網(wǎng)控制芯片簡介
Intel 82551是Intel公司的一款高集成的以太網(wǎng)控制芯片，它的主要功能是實現(xiàn)以太網(wǎng)幀的收發(fā)。它集成了10／100 Base-T MAC控制器和10／100 Base-TPHY控制器，支持數(shù)據(jù)的全雙工或半雙工傳輸，支持自動協(xié)商，支持10／100 Mb／s傳輸速率，支持流控機制。
2．1 Intel 82551芯片結(jié)構(gòu)
Intel 82551由五個單元組成：并行子系統(tǒng)、FIFO系統(tǒng)、Manageability系統(tǒng)、CSMA／CD 單元、PHY單元。并行子系統(tǒng)包括FLASH／E2PROM接口、PCI接口、DMA通道和微碼引擎。Intel 82551具備128 KB尋址能力的FLASH和E2PROM接口，外擴的FLASH或E2PROM主要用來儲MAC地址和一些配置信息。Intel 82551通過CPCI接口掛接到CPCI總線上，與CPU間的數(shù)據(jù)傳輸通過DMA(Direct Memory Access，直接內(nèi)存存取)的方式進行，這種方式是Intel82551向CPU申請CPCI總線控制權(quán)，在不需CPU的干預(yù)下與系統(tǒng)內(nèi)存之間進行數(shù)據(jù)的傳輸，而且Intel82551具有Scatter／Gather(分散／集聚)能力，能夠支持連續(xù)地訪問內(nèi)存物理地址不連續(xù)的數(shù)據(jù)塊。微碼引擎的主要任務(wù)是將系統(tǒng)內(nèi)存空間的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針告訴DMA單元，以便Intel 82551直接訪問數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。微碼引擎具體分為CU(發(fā)送單元)和RU(接收單元)兩個相互獨立的部分，CU控制數(shù)據(jù)的發(fā)送，RU控制數(shù)據(jù)的接收，均不需CPU的干預(yù)，是控制Intel 82551數(shù)據(jù)收發(fā)的主要功能模塊。FIFO子系統(tǒng)包括3 KB的發(fā)送緩沖區(qū)，3 KB的接收緩沖區(qū)，以及FIFO控制器。它的作用是在并行子系統(tǒng)和CSMA／CD子系統(tǒng)之間起數(shù)據(jù)緩沖的作用。