單片機與以太網控制器RTL8029接口的VHDL設計
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1 以太網控制器
臺灣Realtek公司的以太網控制器是一種符合IEEE802.3以太網標準的控制器，有RTL8019、RTL8029和RTL8139等系列。其中RTL8019是ISA總線的，較易與8位MCU實現接口。RTL8029和RTL8139是PCI總線的，不能直接與8位的MCU接口，需要一個PCI接口進行轉接。考慮到目前RTL8029在市場上較容易購買，故采用RTL8029以太網控制器作為網絡接口。
RTL8029內部已經包含有整個網絡接口層的協(xié)議 (PHY層和MAC層協(xié)議)，因此應用起來較簡單。用戶不必考慮鏈路控制問題，而只需考慮單片機如何從RTL8029中去讀TCP／IP協(xié)議的數據即可。
PCI總線信號有3.3V標準和5V標準，信號線眾多，但是并不是所有的PCI設備都使用全部的PCI接口信號，實際上只使用它們需要的即可。RTL8029AS以太網控制器遵循5V標準，并且只使用了PCI總線信號中的以下部分：
AD[31：0]——數據信號復用總線。
FRAME——幀周期信號，由當前主設備驅動，表示一次訪問的開始和持續(xù)時間。
IRDY——主設備準備好信號。
TRDY——從設備準備好信號。
C/BE——總線命令和字節(jié)使能復用信號。地址期是總線命令，數據期是字節(jié)使能。
IDSEL——初始化設備選擇信號。在參數配置讀寫傳輸期間，用作片選。對于只有一個PCI設備的情況，它可以總接高電平。
RST——復位信號。
CLK——系統(tǒng)時鐘信號，頻率范圍DC~33MHz。以上信號都在CLK的上升沿有效。
INTA——中斷請求信號，RTL8029數據準備好后可以用來向主控制器發(fā)出中斷。
DEVSEL——設備選擇信號，表明驅動它的設備已成當前訪問的設備，由于在單片機系統(tǒng)中，RTL8029是單一的PCI設備，因此該信號可以不用。
在以太網控制器的接口信號中，除地址數據總線是雙向的外，TRDY信號由以太網控制器產生，方向為從以太網控制器至PCI接口；其余信號都由接口部分產生，方向是從PCI接口至以太網控制器。
接口設計的思路是：可將PCI接口當作單片機的外部存儲器看待，單片機以讀寫外部存儲器的時序對PCI接口進行讀寫，再由PCI接口將這種讀寫操作時序轉換成PCI時序對以太網控制器進行操作。
單片機在進行外部存儲器操作時用到的信號有PO口、P2口、ALE以及RD和WR信號。其中，P0口為地址(低8位)／數據復用，P2口為高8位地址信號；ALE為地址鎖存信號，為高電平時將P0口的值鎖存到低8位數據線上；RD和WR為讀寫有效信號，低電平有效。因此，PCI接口實際上是起到一個從8位單片機讀寫時序到32位PCI讀寫時序轉換的作用，原理框圖如圖1所示，訪目時序如圖2所示。
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