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DS80C400在嵌入式智能网桥中的应用
来源:本站整理  作者:佚名  2009-06-18 15:50:05



目前,各类智能网桥设计方案基本都是CPU+MAC+PHY+RTOS+TCP/IP STACK的方式,如:PC Gateway+专用网、32位MCU+RTOS、8位或16位单片机+网络协议包,它们在实时性、可靠性、开发周期、实现难度、价格、开放性和通信效率等方面各有千秋。
PC Gateway+专用网:该方案采用专用网络(如RS232、RS485、CANBUS等)可以连接多种单片机系统。但存在如下缺点:需要依赖PC机作为网关进行协议转换,专用网络布线极为不便;需要在PC机上安装价格昂贵的专门的协议转换软件。
    32位MCU+RTOS:采用32位的高性能嵌入式处理器,在RTOS(实时多任务操作系统)平台上进行软件开发,该方案可以完成很多复杂的功能。但这种方案存在如下缺点:高性能嵌入式处理器价格较贵,开发周期长;需要购买昂贵的RTOS软件,对开发人员的开发能力要求较高。
8位或16位单片机+网络协议包:该方案有如下优点:不依赖PC机或高性能嵌入式处理器,真正实现8位或16位单片机系统直接接入网络,整个系统完全自给自足;使用外围器件少,系统成本低。但是这种方法在实现过程中也存在一些问题,如8位或16位单片机的资源相对较少,提供的功能有限。随着科技的发展,一些高速度的单片机(如DS80C400)己能基本满足通常的嵌入式产品对处理性能的要求,采用软件来实现各种协议处理,便于将来在不改变硬件的情况下,只需改变内置程序即可升级整个嵌入式系统的功能。本文提出以
DS80C400为核心处理器的CAN总线网络与以太网网互连的一种方案,实现了多路CAN总线网与以太网数据互联。
1  总体设计
智能(CAN-ETHERNET)网桥作为以太网和现场总线网络数据传输交换的枢纽,完成从CAN到以太网或是从以太网到CAN网络数据的转发功能。同时,智能网桥还是一个Web服务器,Web Server将参数显示和监控等功能均通过网页的统一界面呈现给用户。客户机不需运行专用的监控软件,只需运行通用的浏览器来调用分散在各个受控设备中的嵌入式Web Server上的监控参数显示页面,就能达到监控设备的目的。
系统硬件结构框图如图1所示:

2  DS80C400以太网控制模块
DS80C400的是一款高集成度8051内核处理器,内部嵌入功能强大的ROM固件,提供了强大的网络连接和网络支持功能。DS80C400的超低功耗特性是其它微处理器所无法比拟的。DS80C400芯片上10/100兆MAC和IEEE802.3Mll以及ENDEC PHY的标准接口兼容。
DS80C400 MII模块主要由缓冲区控制单元(BCU)、命令状态寄存器(CSR)、MAC物理地址、MII 管理模块、地址检查模块、接收/发送缓冲存储、电源管理模块等组成,其结构图如图2所示。
缓冲区控制单元(BCU): 缓冲区控制单元(BCU)是DS80C400的以太网接口的中心控制单元。BCU通过一系列的SFR调节CPU,控制以太网模块的读/写活动。
命令状态寄存器(CSR):CSR寄存器本质上是定义以太网控制器的操作特性。CSR寄存器包括下面几项:
MAC物理地址:发送,接受和流控制设置;地址检查模块使用的组播哈希表;地址检查模块需要的过滤模式和好/坏帧控制;VLAN标签标识符;唤醒帧过滤器;串行的MII物理设备管理总线的寄存器界面。
MII 管理模块:MII管理模块允许主机从32个寄存器中的任意一个读取状态信息。MII管理模块通过2线的串行接口和外部物理设备进行通信。
MII I/O模块:MII 1/0模块支持所有的在DS80C400的MAC和外部物理设备之间的数据发送和接收,同时监控由PHY提供的网络状态信号。

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