基于ENC424J600的以太网与串行接口转换技术

摘要：论述了在STM32系列的MCU上移植TCP／IP协议栈LwIP，并利用新型以太网控制器ENC24J600实现网络数据传输功能。该系统主要完成的功能是接收上位机发送的数据，并将这些数据转换成通用串行接口输出。ENC424J600是Microchip新推出的一款以太网控制器，其速度优于ENC28J60，同时为用户提供两种接口模式。本文介绍了其基于SPI接口模式下的实现过程，详细描述了该网卡驱动的硬件电路和软件流程。
关键词：以太网控制器；STM32；LwIP串口输出

引言
随着Internet的发展和应用，越来越多的设备需要接入网络以实现远程控制或资源共享。以太网接口布线方便，通信带宽较宽，可达100 Mb／s甚至1000Mb／s。嵌入式系统由于具有体积小、价格低、专用性能高的优势，被广泛应用于各种电子设备和工业测试设备中。随着嵌入式系统与网络的日益紧密结合，在嵌入式系统中引入TCP／IP协议栈已成为嵌入式系统领域的重要研究方向。
本义在以太网接口实现基本数据传输的基础上将其转换成其他通用串行接口(如SPI、UART、CAN)，更利于应用在广泛的工业控制领域中。目前市面上的以太网控制芯片大多功耗高、功能复杂，不适合用在中低端的嵌入式系统中。之前Microchip推出的芯片ENC28J60的网络接口速度只能达到10 Mbps，其SRAM buffer也不大容易造成接收溢出，而ENC424J600速度可达100 Mbps，功能将更加完善，并提供两种接口给嵌入式开发者选择，是一款很好的网络接口芯片。STM32F103RET6是一款ARM处理器，它的功耗低、价格低廉、功能强大、具备丰富的串行接口，具有512 KB的Flash，在一般的应用中可以不用外扩Flash，是中低端嵌入式开发系统的最佳选择之一。将两者结合不但能实现网络通信，而且可以灵活转换成其他串行接口，用途广泛。

1 ENC424J600简介
ENC424J600是Microchip公司推出的单独可用的快速以太网控制器。其与MCU的连接方式可采用具有工业标准的串行总线SPI或灵活的并行接口。SPI接口数据速率可达14 Mb／s、并行接口速率可达140 Mb／s。ENC424J600满足10 basc-TX全双工、半双工模式、100base-TX全双工、半双工模式，4种模式均符合IEEE802．3协议。芯片内置PHY物理层及MAC媒体访问控制层。引擎具有RSA、DiffieHelman、AES、MD5、和SHA-1算法。芯片具有44引脚TQFP和QFN两种封装形式。该芯片另一个突出特点是具有24 KB的SRAM Buffer，基本不需要外接SRAM。芯片SRAM Buffer的分配如图1所示。

SRAM Buffer被分为两个区域，一般将General Purpose Buffer设为发送区，RX FIFO Burfer设为接收区，通过指针ERXST区分两个区域，通常将接收区设置较大以防止接收帧溢出。