以太网经过20多年的发展,已经成为现代互联网络中底层连接不可或缺的一部分,它组网方便,具有更好的开放性,成为当今最受欢迎的局域网之一。数字信号处理器(DSP)芯片作为一种特殊的嵌入式微处理器系统,是专门为实现各种数字信号处理算法而设计的,具有嵌入式的协处理器和用于快速数据处理的并行数据通道,其卓越的性能、不断上升的性价比及日渐完善的开发方式使它的应用领域越来越广泛,因此嵌入式网络开发的应用前景十分广阔,已经成为研究的热点。如何在DSP与PC机之间高速、可靠地进行通信,如何借鉴PC联网的成功经验将DSP联网,甚至与Internet对接,最直接的想法就是设计DSP与网卡的接口电路,通过对网卡直接编程,即可实现局域网内任意站点之间的通信。
1 总体方案设计
为实现网络通信控制系统的功能,本系统采用模块化结构。系统主要由DSP主控部分、网络接口和UDPTest组成。DSP主控部分主要完成信息处理和记录、控制并调度其他部分正常工作。网络接口部分对传来的信号进行处理,检测DSP、PC机的状态,确认后将信号按要求的传送命令传送出去。UDPTest用于对指定地址的接收和广播的数据包进行显示。以太网接口芯片部分完成数据网上传输的控制。基于DSP的网络传输的实现系统结构框图如图1所示。
2 硬件电路设计
RTL8019AS以太网控制器实现了以太网媒介访问层(MAC)和物理层(PHY)的全部功能。在本系统中,RTL8019AS采用跳线模式,将JP管脚经过一个10 kΩ电阻上拉接到5 V电源上。基地址的选择通过BD0~BD3管脚决定,直接将其悬空,基地址选择300H,其地址范围为0300H~031FH。中断选择由BD4~BD6决定,将其全部接入低电平,选择中断INT0。AUI管脚决定RTL8019AS与以太网连接方式,AUI为低电平表示是BNC或是UTP接口,所以直接将其悬空。网络接口的具体类型由PL0(BA14)、PL1(BD7)决定,将其接低电平,选择自动检测模式,即RTL8019AS会自动检测接口类型,如10Base-T是电缆信号则选择接口类型为UTP, 否则选择接口类型为BNC。
由于RTL8019AS工作电压为5 V,而数字信号处理器TMS320F2812的工作电压为3.3 V,所以RTL8019AS的输出信号要经过电平转换,中断信号也要经过电平转换反向送给DSP。TMS320F2812的输出电平符合RTL8019AS的输入电平范围,但是为了便于DSP与RTL8019AS的逻辑控制,还是通过译码电平变换以后将其连接。译码、电平变换及反向功能由74LVTH16245完成,采用I/O 方式RTL8019AS 交换数据。ISA为了兼容的需要设置了IOCS16B 信号线,DSP与RTL8019AS交换的数据为16位宽,所以将其通过10 kΩ上拉电阻接5 V电源。RTL8019AS的IOWB、IORB、AEN信号线通过DSP的IS、IOSTRB、R/W这三根线译码得到。
TMS320F2812与RTL8019AS的接口如图 2所示。