1 引言

　　目前，以太網(wǎng)（ethernet）協(xié)議已經(jīng)非常廣泛地應(yīng)用于各種計算機網(wǎng)絡(luò)，如辦公局域網(wǎng)、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)等場合，并且還不斷地發(fā)展。基于以太網(wǎng)的新技術(shù)和聯(lián)網(wǎng)設(shè)備不斷出現(xiàn)，以太網(wǎng)已經(jīng)成為事實上最常用的局域網(wǎng)絡(luò)標準之一。但是，基于以太網(wǎng)的嵌入式系統(tǒng)目前并不是很多。其原因除了嵌入式系統(tǒng)本身運行速度較慢、資源較少且不足以實現(xiàn)以太網(wǎng)的各種協(xié)議外，更重要是設(shè)計以太網(wǎng)的接口及協(xié)議相對比較復(fù)雜，使人望而卻步。本文將研討基于c8051f系列單片機系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)與10mbps以太網(wǎng)控制器芯片rtl8019as的接口電路實現(xiàn)及編程方法。

　　2 嵌入式以太網(wǎng)接口分析

　　2.1 接口組成

　　8位mcu的嵌入式設(shè)備通過以太網(wǎng)接口，將8位mcu采集的數(shù)據(jù)信息，傳送到遠程服務(wù)器。在這個過程中需要處理網(wǎng)絡(luò)接口、接收數(shù)據(jù)的分析、發(fā)送數(shù)據(jù)段的封裝等問題。

　　以10baset以太網(wǎng)為例，發(fā)送數(shù)據(jù)時應(yīng)該做的工作是首先對需要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行曼切斯特編碼，然后對編碼后的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，使其發(fā)送的數(shù)據(jù)適合10baset的以太網(wǎng)傳輸，最后把處理好的數(shù)據(jù)以適當?shù)乃俣劝l(fā)送到以太網(wǎng)。同時為了保證數(shù)據(jù)的有效性，系統(tǒng)還應(yīng)具有沖突檢測和重發(fā)功能。在這個過程中，直接用8位mcu來實現(xiàn)該功能非常困難。解決的方法是用專門的網(wǎng)絡(luò)接口芯片nic網(wǎng)絡(luò)接口卡（nic-network inteRFace card）來實現(xiàn)，這類芯片遵循ieee802.3所規(guī)定的csma/cd協(xié)議，除了提供物理鏈路所需的電氣性能外，還提供曼切斯特編碼、沖突檢測和重發(fā)功能，可以用很少的外圍電路一起完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能。這樣，8位mcu只需要nic芯片提供初始配置和數(shù)據(jù)接口，這對于8位mcu是沒有問題的?；谝陨系姆治觯?位mcu的嵌入式設(shè)備以太網(wǎng)接口部分構(gòu)成如圖1所示:

圖1 嵌入式設(shè)備以太網(wǎng)接口組成

　　2.2 以太網(wǎng)控制芯片――rtl8019as

　?。?） rtl8019as的主要性能

　　符合以太網(wǎng)ii與ieee802.3（10base5、10base2、10baset）標準;
　　全雙工，收發(fā)可同時達到10mbit/s的速率;
　　內(nèi)置16kb的sram，用于收發(fā)緩沖，降低對主處理器的速度要求;
　　支持8/16位數(shù)據(jù)總線，8個中斷申請線以及16個i/o基地址選擇;
　　支持utp、aui、bnc自動檢測，還支持對10baset拓撲結(jié)構(gòu)的自動極性修正;
　　允許4個診斷l(xiāng)ed引腳可編程輸出;
　　采用cmos工藝，功耗低。單一電源5v供電。

　?。?） rtl8019as的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　rtl8019as芯片內(nèi)部包含遠程dma（直接存儲器存?。┙涌?、本地dma接口、mac（介質(zhì)訪問控制）邏輯、數(shù)據(jù)編碼解碼邏輯和其它接口。這里的dma與平時所說的dma有些不同:rtl8019as芯片的本地dma操作是由控制器本身完成;而遠程dma并不是在沒有主處理器的參與下數(shù)據(jù)能自動移到主處理器的內(nèi)存中，它指主處理器給出起址和長度就可以讀寫芯片的ram緩沖區(qū)，每操作一次ram地址自動加1，而普通ram操作每次要先發(fā)地址再處理數(shù)據(jù)，速度較慢。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　3 嵌入式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)計方案