DM9000AE工作原理 以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)

文章主要介紹了一個(gè)基于三星ARM9芯片S3C2440嵌入式系統(tǒng)的以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)方案，采用了工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)控制器DM9000AEP成功實(shí)現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換。論文在重點(diǎn)闡述了網(wǎng)絡(luò)接口電路基礎(chǔ)之上，對(duì)Windows CE系統(tǒng)控制軟件部分DM9000AEP的驅(qū)動(dòng)程序和注冊(cè)表項(xiàng)進(jìn)行了具體分析。

隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)得到廣闊的發(fā)展，已成為現(xiàn)代工業(yè)控制、通信類和消費(fèi)類產(chǎn)品發(fā)展的方向。以太網(wǎng)在實(shí)時(shí)操作、可靠傳輸、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一等方面的卓越性能及其便于安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單、不受通信距離限制等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外很多監(jiān)控、控制領(lǐng)域的研究人員廣泛關(guān)注，并在實(shí)際應(yīng)用中展露出顯著的優(yōu)勢(shì)。本文提出了一種基于DM9000AE網(wǎng)絡(luò)接口芯片和32位三星ARM9處理器S3C2440嵌入式系統(tǒng)的以太網(wǎng)接口的設(shè)計(jì)方案，并在Windows CE操作系統(tǒng)上開發(fā)移植了網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的接入。

2. DM9000AE工作原理

2.1 DM9000的主要特性和總體結(jié)構(gòu)

DM9000AE是DEVICOM（***聯(lián)杰國(guó)際）研發(fā)的一款10/100M快速以太網(wǎng)控制芯片。DM9000AE實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)媒體介質(zhì)訪問層（MAC）和物理層（ PHY）的功能，包括MAC數(shù)據(jù)幀的組裝/拆分與收發(fā)、地址識(shí)別、CRC編碼/校驗(yàn)、MLT-3編碼器、接收噪聲抑制、輸出脈沖成形、超時(shí)重傳、鏈路完整性測(cè)試、信號(hào)極性檢測(cè)與糾正等。DM9000AE內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。

DM9000AE具有以下主要性能：①48管腳的LQFP封裝，管腳少體積小；②支持8/16位數(shù)據(jù)總線；③適用于10Base-T和100Base-T，10/100M自適應(yīng)，適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)速度要求，④內(nèi)置16KB的SRAM，用于收發(fā)緩沖，降低對(duì)主處理器的速度要求；⑤支持IP /TCP /UDP加速，減輕了CPU負(fù)擔(dān)，提高網(wǎng)絡(luò)速度；⑥支持Back pressure半雙工流量控制，與IEEE802.3u兼容，支持IEEE802.3x全雙工流量控制；⑦20ns響應(yīng)時(shí)間，2.5V/3.3V低功耗。

圖1 DM9000AE內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)

2.2 工作原理

DM9000AE可與微處理器以8 bit或16 bit的總線方式連接，并可根據(jù)需要以單工或全雙工等模式運(yùn)行。在系統(tǒng)上電時(shí)，處理器通過總線配置DM9000AE內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)控制寄存器 （NCR）、中斷寄存器（ISR）等，完成DM9000AE的初始化。隨后DM9000A進(jìn)入數(shù)據(jù)收發(fā)等待狀態(tài)。

當(dāng)處理器要向以太網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，先將數(shù)據(jù)打包成UDP或IP數(shù)據(jù)包，并通過8 bit或16bit總線逐字節(jié)發(fā)送到DM9000A的數(shù)據(jù)發(fā)送緩存中，然后將數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等信息填充到DM9000AE相應(yīng)寄存器內(nèi)，隨后發(fā)送使能命令，DM9000AE將緩存的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)幀信息進(jìn)行MAC組幀，并發(fā)送出去。

當(dāng)DM9000AE接收到外部網(wǎng)絡(luò)送來的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)時(shí)，首先檢測(cè)數(shù)據(jù)幀的合法性，如果幀頭標(biāo)志有誤或存在CRC校驗(yàn)錯(cuò)誤，則將該幀數(shù)據(jù)丟棄，否則將數(shù)據(jù)幀緩存到內(nèi)部RAM，并通過中斷標(biāo)志位通知處理器，處理器收到中斷后對(duì)DM9000AE接收RAM的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

DM9000AE自動(dòng)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)連接情況，根據(jù)網(wǎng)速設(shè)置內(nèi)部的數(shù)據(jù)收發(fā)速率為10Mb/s或100 Mb/s。同時(shí)，DM9000AE還能根據(jù)RJ45接口連接方式改變數(shù)據(jù)收發(fā)引腳的方向，因此無論外部網(wǎng)線是采用對(duì)等還是交叉方式，系統(tǒng)均能正常通信。