基于AT91RM9200的以太网接口模块设计
2．5 JTAG接口电路设计
JTAG是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试，是开发、调试嵌入式系统的一种简洁高效的手段。它有两种接口标准：14针接口和20针接口。该设计中选择20针接口标准。JTAG调试接口设计是否标准，直接影响到硬件平台是否能够连接ARM仿真器。所以在设计时，有以下几点需要注意：
(1)尽可能按照标准的20针接口设计。如果设计成14针接口，一定要严格按照14针接口对应于20针接口的对应关系来设计。
(2)nTRST和nRESET、引脚不用时，要用10 kΩ的电阻拉高，否则JTAG上这两个引脚的信号不确定，会造成ARM调试器不能正常连接目标系统。
(3)JTAG上输出的信号都要用10 kΩ的电阻拉高。
2．6 UART、串行接口电路设计
AT91RM9200的UASRT作为同步／异步串行接口，在调试状态下作为调试串口；在正常工作状态下为一般串行口使用，可以通过RS 232实现与其他设备的通信。该设计中的UART、接口芯片是MAX3232，其工作电压为3．3 V，16引脚SOIC封装。其最为简单且常用的是三线制接法，即地线，接收数据线和发送数据线三脚对应相连。
在完成以上几部分电路设计后，基于AT91RM9200的嵌入式系统就具有了安全可靠的工作条件，也为下面的扩展以太网接口设计打下了良好的基础。本文引用地址：http://www.amcfsurvey.com/article/152469.htm
3 以太网接口设计
在ARM系统中，以太网接口是与远程机进行通信及调试的基础，还可以进行内部局域网和互联网间的通信。而基于ARM的系统若没有以太网接口，其应用价值就会大打折扣。因此，就整个嵌入式系统而言，以太网接口电路是必不可少的，但同时也是相对复杂的。
从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC控制器和物理层接口(PHY)两大部分构成。该设计中所用到的以太网接口芯片RTL8019AS，其内部结构包含这两部分。RTL8019AS是一款高集成度的以太网控制芯片，具有8／16位总线模式，集成了IEEE802．3协议标准的MAC层和PHY层的性能，与NE2000相兼容，支持以太网全双工通信方式；支持UTP，AUI和BNC自动检测，支持16位I／O基本地址选项和额外I／O地址输入／输出完全解码方式；支持存储器瞬时读写，收发可同时达到10 Mb／s的速率，内置16 KB的SRAM，可以方便地与微处理器进行连接。它支持多种嵌入式处理器芯片，内置有FIFO缓存器用于发送和接收数据。
3．1 以太网接口工作原理
使用RTL8019AS作为以太网的物理层接口，它的基本工作原理是：在收到由主机发来的数据包后，侦听网络线路。如果线路忙，它就等到线路空闲为止，否则，立即发送该数据帧。在发送过程中，首先为数据包添加帧头(包括前导字段和帧开始标志)，然后生成CRC校验码，最后将此数据帧发送到以太网上。
在接收过程中，它将从以太网收到的数据包在经过解码、去帧头和地址校验等步骤后缓存在片内。在CRC校验通过后，它会根据初始化配置情况，通知RTL8019AS收到了数据包。最后，用某种传输模式(I／O模式、Memory模式、DMA模式)传到ARM系统的存储区中。
3．2 硬件电路设计
用RTL8019AS芯片设计的以太网控制器相关电路，可以通过RJ45连上以太网，在判断网卡芯片是否工作正常时，有两个依据，一是看状态指示LED是否有闪烁；二是用专用网络监听工具软件进行监听。在本设计中用两个LED指示灯表示接收和发送状态，当有网络连接且收发数据包时，LED闪烁。此外，网卡芯片单独不能工作，还必须有一个网络变压器在RJ45接口和网卡芯片中间进行电平转换，该设计中所用的电平转换器是20F001N。另外要特别注意，由于RTL8019AS的复位引脚是高电平有效，而AT91RM9200的NRST引脚是低电平有效，所以不能直接将两个引脚进行连接。该设计所用的解决方法是：在两引脚间加上一个共发射极的三极管，利用它的反相作用，来达到两个复位引脚间的电平匹配。同时，为了提高数据的传输速率，需要将网卡芯片设计成16位的数据通道，这就要求将RTL8019AS的IOCSl6B引脚用电阻上拉来达到设计目的。RTL8019AS与AT91RM9200进行连接还需要以下引脚：NOE，NEW，NCS2，D[O：15]，一条中断线IRQ0以及地址线A[O：4](设计RTL8019AS的I／O基地址为300H，所以只需要SA[O：4]接A[O：4]，而A[5：19]只需要接地即可)。至此，硬件电路已经设计完毕，整个电路的结构框图如图1所示。
4 软件设计
4．1 以太网口初始化
初始化第一步是复位以太网口。以太网口复位分为硬件复位和软件复位。硬件复位通过给RTL8019AS的RESET引脚发送一个复位脉冲；软件复位通过写端口达到复位，也就是给18～1F之间的任意一个寄存器写入任意一个数，就使得以太网口复位。第二步是设置一些寄存器的初始值，寄存器保存本机的物理地址，只有和寄存器保存的物理地址相同的以太网帧才被接收(RCR寄存器中PRO=O)。
以太网口第一次复位必须是硬件复位，硬件复位以后要经过大约10 ms的等待才能对以太网口操作，特别是发送和接收操作。
4．2 以太网口存储及初始化
RTL8019AS内部RAM地址范围从0x0000～0x7FFFF，其中0x4000～Ox7FFF用作接收和发送缓冲区。缓冲区是按页管理的，256 b为一页，这样接收发送缓冲页面是0x40～0x7F。发送缓冲区的起始页在TPSR寄存器中设置，接收缓冲区的起始页在PSTART寄存器中设置，PSTART实际上也表明了发送缓冲区的结束页。接收缓冲区的结束页是PSTOP。所以发送缓冲区的页从TPSR到PSTART-1，接收缓冲区的页从PSTART到PSTOP-1。一般设置如下：
使发送缓冲区可以容纳下两个最大以太网帧(最大为1 514 B)，第一个帧放在SEND_START_PAGEO起始页，第二个帧放在SEND_START_PAGE1起始页，剩下的缓冲区都作为接收缓冲区。
RTL8019AS内部RAM是双口 RAM，因为它要支持两个独立的操作：一个是用户CPU读取RAM中的内容，对这个操作RTL8019AS提供一个读写口，也就是寄存器中的Remote DMA Port；另一个是RTL8019AS内部控制电路把从网络接收的数据写入RAM中，这时RAM称为Local DMA。RTL8019AS通过Local DMA写入RAM是不需要用户干涉的，它通过Remote DMA Port读写RAM。
评论