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摘要：介紹了一種基于AX88796B的網(wǎng)絡接口設計。詳細介紹了該網(wǎng)絡芯片的硬件結構和功能特性。創(chuàng)新完成了AX88796B與DSP處理器TMS320C 6722連接的硬件設計和軟件驅動設計。涉及的關鍵技術主要有AX88796B的本地總線連接、物理層網(wǎng)絡驅動的設計、網(wǎng)絡報文的發(fā)送、網(wǎng)絡報文的接收，以及協(xié)議層軟件的開發(fā)。系統(tǒng)完成后與其他網(wǎng)絡設備連接，經(jīng)測試，網(wǎng)絡通信穩(wěn)定可靠，在100 Mb／s的速度，負荷超過90％的情況下，沒有丟包和錯包出現(xiàn)，可以滿足大數(shù)據(jù)量、高速通信的要求。1前言美國TI公司的TMS320C6722是一款主要面向嵌入式應用的高性能32位DSP，它數(shù)據(jù)運算處理能力可達2 000 MIPS和1 500 FLOPS，具有豐富的片上資源，目前已經(jīng)被廣泛應用在各種數(shù)字應用中。AX88796B是由臺灣ASIX公司推出的一款與NE2000兼容的快速以太網(wǎng)控制器，其內(nèi)部集成10／100M自適應的介質訪問層MAC和物理層收發(fā)器PHY以及8K×16b的SRAM，SK支持8位、16位的通用CPU總線類型，執(zhí)行基于IEEE802.3／IE-EE80.3u局域網(wǎng)標準的以太網(wǎng)控制功能，并且提供發(fā)送隊列功能來增強標準NE2000的發(fā)送性能。該控制器采用64LQFP封裝，僅占用9 mm×9mm的印制板面積，分析其性能可以滿足系統(tǒng)需要。2 系統(tǒng)硬件設計(1)AX88796B的硬件結構。AX88796B芯片內(nèi)部集成了8／16位CPU接口、串行E2PROM接口、8 K×16 b的SRAM、包緩存管理、MAC、PHY、以及電源和時鐘等部件。DSP通過讀寫NE2000寄存器來控制AX88796B的工作狀態(tài)，通過DMA方式與AX88796B的內(nèi)部緩存SRAM進行數(shù)據(jù)交換。芯片自動在SRAM與MAC核之間進行數(shù)據(jù)發(fā)送接收，再經(jīng)由內(nèi)部的PHY層發(fā)送至RJ45接口。串行 E2PROM接口可以用來連接串行EEPROM，用于存儲MAC地址，供AX88796B每次初始化時讀取。AX88796B芯片的內(nèi)部結構如圖1所示。(2)系統(tǒng)硬件連接。主控制單元TMS320C6722B與網(wǎng)絡芯片AX88796B的連接方式如圖2所示。TMS320C6722B內(nèi)部為32 b的總線結構，對外擴展EMIF為16 b的寬度，采用異步總線方式可以直接與網(wǎng)絡芯片無縫連接。片選的連接，用EM_CS2連接到網(wǎng)絡的CS，使AX88796B工作在186_l-ike模式，在配置引腳EECK接上拉電阻。本設計沒有連接EEPROM，所有對AX88796B的配置均由TMS320C6722B在初始化時寫入。3 系統(tǒng)的軟件設計AX88796B的網(wǎng)絡驅動程序是TMS320C6722和AX88796B硬件的接口，因此編寫網(wǎng)絡驅動程序模塊應滿足的主要功能有：AX88796B的初始化、報文的接收、報文的發(fā)送；(1)初始化。在AX88796B的初始化過程中除了完成對相關寄存器的定義與賦值外，還要完成對接收緩沖環(huán)的構造。對TMS320C6722B，要完成對應EMIF的設置和中斷的初始化。與網(wǎng)卡有關的初始化如下：(2)報文的接收。判斷AX88796B是否接收到新的數(shù)據(jù)包有2種方式：輪循和中斷。單片機用輪循方式較多。由于TMS320C6722在此還要進行其他處理，為了提高DSP性能和實時性要求，這里采用中斷方式。當網(wǎng)卡接收到新數(shù)據(jù)包時進入中斷，首先判斷cpr是否等于bnry，若相等，則表示接收緩沖區(qū)已被存滿，則停止接收數(shù)據(jù)包，而不會覆蓋舊的數(shù)據(jù)；若不等，則將接收緩沖區(qū)中待讀取的數(shù)據(jù)包的起始地址寫入rsar[0，1]寄存器，數(shù)據(jù)包的開始4字節(jié)寫入rbcr[O，1]寄存器，并啟動遠端DMA讀命令，通過讀取4個信息字節(jié)得到待讀取數(shù)據(jù)包的長度、接收狀態(tài)和下一個將被讀的頁的指針信息。然后通過遠端DMA讀命令，將數(shù)據(jù)包從網(wǎng)卡sram中讀入TMS320C6722內(nèi)存中，并更新讀頁指針寄存器bnr-y，DSP每從網(wǎng)卡內(nèi)存中讀走一頁數(shù)據(jù)，bnry便加一，這需要通過程序實現(xiàn)。網(wǎng)卡通過cpr將接收到的數(shù)據(jù)包寫入接收緩沖區(qū)，每寫完一頁，cpr將自動加一，當加到最后的空頁(這里是 pstop=0x80)時，cpr將自動恢復為接收緩沖區(qū)的首頁(pstart=Ox4c)。網(wǎng)卡接收關鍵性代碼如下：(3)報文的發(fā)送。報文的發(fā)送過程就是調(diào)用寫網(wǎng)卡函數(shù)，將報文發(fā)送到網(wǎng)卡的內(nèi)存中去。然后將AX88796B的控制寄存器(CR)的發(fā)送位 TXP(transmit packet)位置1，即將報文發(fā)送。dsp通過遠端dma通道將網(wǎng)卡發(fā)送緩沖區(qū)的起始地址和要發(fā)送的字節(jié)數(shù)分別寫入rsar[O，1]和 rbcr[0，1]，然后啟動遠端dma寫命令即可將數(shù)據(jù)包寫入網(wǎng)卡內(nèi)存，此后將字節(jié)數(shù)寫入tber[O，1]寄存器，啟動發(fā)送命令就可將數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡上。網(wǎng)卡發(fā)送的關鍵代碼如下：4 結語：在如上所述的底層硬件和軟件設計基礎上，完成了UDP和TCP／IP協(xié)議棧的軟件，系統(tǒng)主要使用這2個協(xié)議進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸。長期的系統(tǒng)在線驗證證明，在TMS320C6722上擴展的網(wǎng)絡接口AX88796B，傳輸可靠，性能穩(wěn)定，在100 Mb／s的速度，負荷超過90％的情況下，沒有丟包和錯包出現(xiàn)?？梢姡瑢@種只有異步總線，又需要網(wǎng)絡大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)膽茫撛O計是可行的。

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嵌入式系統(tǒng)以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應了各種應用系統(tǒng)中對功能、可靠性、成本、體積、功耗等的嚴格要求，因此它贏得了巨大的市場，在應用數(shù)量上遠遠超過了各種通用計算機。嵌入式接入Internet是近幾年隨著計算機網(wǎng)絡技術的普及和發(fā)展而發(fā)展起來的一項新興概念和技術，它通過為現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)增加因特網(wǎng)接入能力來擴展其功能，一般指設備通過嵌入式模塊而非PC系統(tǒng)直接接入Internet，以Internet為介質實現(xiàn)信息交互的過程，通常又稱為非PC接入。嵌入式系統(tǒng)利用網(wǎng)絡接口控制芯片實現(xiàn)與網(wǎng)絡的通信功能，成本低，控制方便可靠，滿足系統(tǒng)對通信的要求?？紤]到本身的特點，在大量工業(yè)領域中應用嵌入式設備功能比較單一，在上述網(wǎng)絡接口控制芯片接口程序的基礎上只需要開發(fā)簡化的嵌入式協(xié)議棧，就可滿足許多情況下的應用需求。目前，許多公司和組織致力于將以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線實現(xiàn)無縫連接，使以太網(wǎng)越來越向底層延伸。以太網(wǎng)在現(xiàn)場設備中的應用研究和基于以太網(wǎng)的智能芯片的開發(fā)等也日益成為研究的熱點。1 嵌入式接入網(wǎng)的主要方式目前嵌入式系統(tǒng)接入Internet通常有以下兩種主要方式：(1)采用高速的16／32Bit微控制器直接實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議，這種方法的實現(xiàn)框圖如圖1所示。這種方式可以使嵌入式系統(tǒng)直接與Internet相連，有很大的靈活性。缺點是占用的系統(tǒng)資源較多，對微控制器的要求也很高，無法在8／16Bit低速微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)上實現(xiàn)。(2)使用嵌入式網(wǎng)關來實現(xiàn)，如圖2所示。各個嵌入式系統(tǒng)首先和網(wǎng)關進行通信，通信方式采用傳統(tǒng)的RS-232、RS-485等，由嵌入式網(wǎng)關負責實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議，完成嵌入式系統(tǒng)的信息與Internet的信息交互。這種方案解決了以低速8／16Bit微控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)接入Internet的問題。缺點是需要一個專門的嵌入式網(wǎng)關，而且和各個嵌入式系統(tǒng)之間的通信同樣受到速度和距離的限制，這種方法的實現(xiàn)成本將會增加。2 嵌入式系統(tǒng)的組成嵌入式系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器微處理器、存儲器及外設器件和30端口、圖形控制器等。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件（要求實時和多任務操作）和應用程序編程。嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式互聯(lián)的目標是嵌入式設備工作在以網(wǎng)絡為中心的環(huán)境中，把“孤立的目標系統(tǒng)”相互連接起來。為適應嵌入式分布處理結構和應用上網(wǎng)需求，嵌入式系統(tǒng)必需配有一種或多種網(wǎng)絡通信接口，使嵌入式微控制器不僅能執(zhí)行傳統(tǒng)的控制功能，而且還能執(zhí)行與連接因特網(wǎng)相關的功能，從而把標準網(wǎng)絡技術（TCP/IP）一直擴展到嵌入設備，由嵌入式系統(tǒng)自身實現(xiàn)Web服務器功能，這是解決嵌入式Internet問題的最佳方案；嵌入式設備接入Intranet/Internet網(wǎng)原則上講，只要實現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議就可以。針對嵌入式設備連接涉及的兩個關鍵問題即傳送信息的媒質和采用的協(xié)議。最常用的聯(lián)接模式是以太網(wǎng)通信介質的有線連接與TCP/IP協(xié)議。其網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議分層如圖1所示。利用網(wǎng)絡接口控制器（NIC-Network InteRFace Controller）來實現(xiàn)物理層和鏈路層協(xié)議，同時微處理器運行嵌入式TCP/IP協(xié)議通信模塊來實現(xiàn)與Intranet/Internet網(wǎng)的連接。一旦這個目標得以實現(xiàn)，就能在網(wǎng)絡環(huán)境下在任何時間從任何地點對位于任何其它地方的系統(tǒng)中的微控制器進行監(jiān)控，利用傳統(tǒng)的Web和因特網(wǎng)機制遠程監(jiān)視數(shù)據(jù)和運行情況控制，而且還能在合適的條件下對系統(tǒng)進行調(diào)試、升級和維護。 技術難點分析3．1 發(fā)送數(shù)據(jù)的封裝把一組數(shù)據(jù)發(fā)送到基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡上，首要條件是產(chǎn)生符合TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)格式。首先從一個物理幀的格式來分析。一個標準的IEEE802.3的物理幀如圖4所示：如果與嵌入式系統(tǒng)的通信只是局限于局域網(wǎng)之中，在物理幀的數(shù)據(jù)域內(nèi)可以直接放置要發(fā)送的數(shù)據(jù)。如果需要和其他的網(wǎng)絡進行通信，在物理幀的數(shù)據(jù)域中需要封裝更高層的協(xié)議，嵌入式系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)應該封裝在高層協(xié)議的數(shù)據(jù)域內(nèi)。這些數(shù)據(jù)的層層封裝和物理幀的形成對于速度沒有特殊的要求，普通的低速微控制器完全可以實現(xiàn)。3．2 發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送以10M以太網(wǎng)為例說明，發(fā)送數(shù)據(jù)時應該做的工作是，首先對待發(fā)送的數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼，而后對編碼后的數(shù)據(jù)進行扭曲處理，使發(fā)送的數(shù)據(jù)適合在 10M以太網(wǎng)上傳輸，最后把處理好的數(shù)據(jù)以10M的速度發(fā)送到以太網(wǎng)上。同時，為了保證數(shù)據(jù)的有效發(fā)送，系統(tǒng)還應具有沖突檢測和重發(fā)的功能。從以上的發(fā)送過程可以看出，直接用普通的微控制器是很困難的，應該考慮用其他的方法實現(xiàn)。4 一種嵌入式網(wǎng)絡接口的實現(xiàn)方案基于因特網(wǎng)的嵌入式網(wǎng)絡體系結構實現(xiàn)的核心問題是如何實現(xiàn)嵌入式網(wǎng)絡接口。在眾多實現(xiàn)方案中,以ＭＣＵ為核心的實現(xiàn)方案,雖然實現(xiàn)起來有一定困難,仍因其極低的成本,受到格外重視。在此實現(xiàn)了一種網(wǎng)絡接口芯片與ＭＣＵ相結合的方案,如圖5所示。RTL8019AS與硬件實現(xiàn)以太網(wǎng)接口芯片中,選用RTL8019AS。由臺灣Ｒｅａｌｔｅｋ公司生產(chǎn)的RTL8019AS以太網(wǎng)控制器,由于其優(yōu)良的性能、低廉的價格,使其在市場上的10Ｍｂｐｓ網(wǎng)卡中占有相當?shù)谋壤?。使?051/52兼容單片機實現(xiàn)對RTL8019AS的控制,電路圖如圖6所示。RTL8019AS采用8位數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶€模式(ＩＯＣＳ16接地, ＪＰ接高電平)。Ｐ0口通過地址鎖存器實現(xiàn)地址數(shù)據(jù)復用。Ｐ3.4片選RTL8019AS。數(shù)據(jù)收發(fā)不使用中斷驅動,全部由軟件查詢實現(xiàn)?；刂愤x擇引腳ＩＯＳ[3:0]空,Ｉ/Ｏ基地址為300Ｈ。使用雙絞線為通信介質,所使用的引腳有:ＴＰＩＮ+,ＴＰＩＮ-,ＰＯＵＴ+,ＴＰＯＵＴ-,連入耦合隔離變壓器ＦＢ2022,通過ＲＪ 45插頭實現(xiàn)與網(wǎng)絡的連接。通常ＴＣＰ/ＩＰ是指Ｉｎｔｅｒｎｅｔ協(xié)議簇,而不單單是ＴＣＰ/ＩＰ。因此,在8ｂｉｔＭＣＵ不大的ＲＯＭ空間里,不可能實現(xiàn)所有的ＴＣＰ/ＩＰ協(xié)議?？紤]到嵌入式應用中硬件系統(tǒng)的多樣性,完成特定功能的應用程序也各不相同,因而軟件的設計在保證滿足功能前提下,最好短小,易于被移植,尤其是應用程序與網(wǎng)絡協(xié)議軟件應具備一定的獨立性。因此,選擇ＴＣＰ/ＩＰ作為嵌入式網(wǎng)絡的通信協(xié)議,同時必須對ＴＣＰ/ＩＰ協(xié)議簇根據(jù)實際需要進行必要的刪減,即實現(xiàn)一個ｔｈｉｎＴＣＰ/ＩＰ協(xié)議簇。通常的ｔｈｉｎＴＣＰ/ＩＰ的層次結構與標準的ＴＣＰ/ＩＰ的一樣,也是四層結構(圖7)。以太網(wǎng)接口層主要實現(xiàn)對以太網(wǎng)接口芯片的控制,ＩＰ層根據(jù)實際需要選擇實現(xiàn)ＡＲＰ(地址解析協(xié)議)、ＲＡＲＰ(反向地址解析協(xié)議)、ＩＣＭＰ(因特網(wǎng)控制報文協(xié)議)以及ＩＧＭＰ(網(wǎng)絡組管理協(xié)議)。傳輸層主要由ＴＣＰ(傳輸控制協(xié)議)和ＵＤＰ(用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議)組成,在實際實現(xiàn)時,根據(jù)需要可只實現(xiàn)其中一個。ＣＩＰ(控制信息協(xié)議)是專為控制設備、基于對象的一種方法,它是獨立于特定網(wǎng)絡的應用層協(xié)議,提供了訪問數(shù)據(jù)和控制設備操作的服務集。ＣＩＰ的制定需要根據(jù)具體應用加以考慮,與通常協(xié)議的格式相似,也為“命令+數(shù)據(jù)”模式。

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關于網(wǎng)線的基本知識掃盲，本文教您認識網(wǎng)線、網(wǎng)線的種類，網(wǎng)線的接法，水晶頭的快速制作，以及一些與網(wǎng)線有關的常見問題。一、網(wǎng)線的種類。我們常見的網(wǎng)線有雙絞線、同軸電纜、光纜(光纖)等。接頭通常我們通常叫做水晶頭，接口為RJ45接口，它又有STP和UTP兩種，我們常用的是UTP。首先說到雙絞線，就是我們平常使用的那種一塊錢一米的普通網(wǎng)線，通常雙絞線都是8根線，為了減少信號衰減、以及讓傳輸?shù)木嚯x更遠一些，所以每2根絞在一起，組成了4對，即為雙絞線。這種普通網(wǎng)線的理論最遠的傳輸距離是100-150米。網(wǎng)線的芯的粗細、含銅量，決定了網(wǎng)線的傳輸距離，一般來講，越粗、含銅越高，質量越好。其次雙絞線又分為STP和UTP，STP即“屏蔽雙絞線|，其中有金屬隔膜，可減少信號干擾，但價格較貴，一般幾塊錢一米甚至十幾塊。而UTP呢就是“非屏蔽雙絞線”，也就是沒有這層隔離膜，所以質量遠不如STP，這種線一般也就一塊錢一米。除了雙絞線外，還有更好的同軸電纜，以及目前我們最喜歡的光纖了。同軸電纜，是由一層層的絕緣線包裹著中央銅導體的電纜線。它的特點是抗干擾能力好，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定，價格也便宜，同樣被廣泛使用，如閉路電視線等。同軸細電纜線一般市場售價幾元一米，不算太貴。同軸電纜用來和BNC頭相連，市場上賣的同軸電纜線一般都是已和BNC頭連接好了的成品，大家可直接選用。光纜，也就是光纖，補充下，很多人念”光千“，正確的是念”光鮮“，我以前也經(jīng)常犯這個錯誤。光纖也就不用我多說了，是目前最理想的傳輸線纜。二、網(wǎng)線的線序現(xiàn)在流傳最廣的，就是100M網(wǎng)線頭的卡法。將網(wǎng)線頭有卡的那一面朝下，有銅片的那一端朝外，從左面開始數(shù)起，分為12345678。橙白、橙、藍白、綠、綠白、藍、棕白、棕。這是百兆的標準線序。三、網(wǎng)線是8根全有用嗎?不是。網(wǎng)絡的傳輸只會用到其中的4根。按著上面說的順序，1、2、3、6，網(wǎng)絡傳輸只使用這4根。也就是說，我們只使用其中的4條線，同樣可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)的目的。四、我把網(wǎng)線中的4根用來聯(lián)網(wǎng)，剩下的4根當電話線用，可以不?當然可以。在裝修的時候，建議您先布網(wǎng)線，這樣您可以選擇的余地就大了很多。五、網(wǎng)線可以接頭不?可以。但是不建議。因為這樣會加強一些信號的衰減，會影響傳輸距離。有兩種接頭方法，一種是可以拔插的連接器，如下圖。另一種就是直接像接電線那樣擰在一起即可，不過要注意順序，不能亂接，而且穩(wěn)定性也不高。六、在戶外和室內(nèi)用的網(wǎng)線上有說法嗎?有的，戶外布線，建議您使用戶外網(wǎng)線，戶外網(wǎng)線在外皮上會有些不同，有的戶外網(wǎng)線，里面還會多一根線，叫做拉筋，用來保持網(wǎng)線遇到強烈的外力的時候，里面的線不會斷。七、終極教程：水晶頭的做法。做水晶頭，首先得有一把壓線鉗，最前端是剝線口，它用來剝開雙絞線外殼。中間是壓制RJ-45頭工具槽，這里可將RJ-45頭與雙絞線合成。離手柄是鋒利的切線刀，此處可以用來切斷雙絞線。網(wǎng)線的做法有兩種標準，568A和568B，文章開頭圖片展示的是568B的線序。標準568A：綠白-1，綠-2，橙白-3，藍-4，藍白-5，橙-6，棕白-7，棕-8。標準568B：橙白-1，橙-2，綠白-3，藍-4，藍白-5，綠-6，棕白-7，棕-8。在整個網(wǎng)絡布線中應用一種布線方式，但兩端都有RJ45端頭的網(wǎng)絡連線無論是采用端接方式A，還是端接方式B，在網(wǎng)絡中都是通用的。實際應用中，大多數(shù)都使用T568B的標準，通常認為該標準對電磁干擾的屏蔽更好。如果是計算機與交換機或HUB相連，則兩頭都做568a，或兩頭都做568b。如果是兩臺計算機互連或ADSL MODEM與HUB連接，則需要一頭做568a，另一頭做568b，也就是常說的1和3，2和6互換了。另外，計算機通訊只使用1，3，2，6這四根線(也就是橙白、橙、綠白、綠，分別對應標準568A及標準568B線序即可)，因此，可以用其他4根作電話線，以節(jié)約布線成本。

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引言隨著Internet 的出現(xiàn)和以太網(wǎng)的迅速發(fā)展， 基于以太網(wǎng)的設備控制越來越多。目前市場上大部分以太網(wǎng)控制器采用的封裝均超過80 引腳， 如RTL8019AS、DM9008、CS8900A 等。這些器件不僅結構復雜， 面積龐大， 且系統(tǒng)開銷較大。近來， Microchip推出全球首枚28 引腳獨立以太網(wǎng)控制器ENC28J60, 可為嵌入式系統(tǒng)提供低引腳數(shù)、低成本、精簡的遠程通訊解決方案。設計了以ENC28J60 為核心的以太網(wǎng)接口實現(xiàn)方案， 描述了該系統(tǒng)硬件架構的設計方法。在簡要介紹了以太網(wǎng)控制器ENC28J60 的結構、功能、外圍電路的基礎上， 對ENC28J60Atmega16 的SPI 通訊進行了闡述。此方案不僅成本低， 而且可以實現(xiàn)500Kbps 以上的傳輸速率， 滿足了嵌入式系統(tǒng)的Internet 控制要求。2 ENC28J60 網(wǎng)絡接口體系結構ENC28J60 是帶有行業(yè)標準串行外設接口(Serial PeripheralInterface, SPI)的獨立以太網(wǎng)控制器。它符合IEEE 802.3 的全部規(guī)范， 采用了一系列包過濾機制以對傳入數(shù)據(jù)包進行限制。它還提供了一個內(nèi)部DMA 模塊， 以實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐和硬件支持的IP 校驗和計算。與主控制器的通信通過兩個中斷引腳(INT和WOL)和SPI 腳(SO、SI、SCK、CS)實現(xiàn)， 數(shù)據(jù)傳輸速率高達10Mb/s.兩個專用的引腳(LEDA、LEDB)用于連接LED, 進行網(wǎng)絡活動狀態(tài)指示。圖1 所示為ENC28J60 的典型應用電路。ENC28J60 由7 個主要功能模塊組成：SPI 接口， 充當主控制器和ENC28J60 之間通信通道; 控制寄存器， 用于控制和監(jiān)視ENC28J60; 雙端口RAM緩沖器， 用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包; 判優(yōu)器， 當DMA、發(fā)送和接收模塊發(fā)出請求時對RAM緩沖器的訪問進行控制; 總線接口， 對通過SPI 接收的數(shù)據(jù)和命令進行解析;MAC 模塊：實現(xiàn)符合IEEE 802.3 標準的MAC 邏輯; PHY 模塊， 對雙絞線上的模擬數(shù)據(jù)進行編碼和譯碼。ENC28J60 還包括其他支持模塊， 諸如振蕩器、片內(nèi)穩(wěn)壓器、電平變換器(提供可以接受5V 電壓的I/O 引腳)和系統(tǒng)控制邏輯。根據(jù)以上說明， ENC28J60 應用于嵌入式網(wǎng)絡接口是非常合適的， 有廣闊的應用發(fā)展前景。3 ENC28J60 在嵌入式網(wǎng)絡接口的應用3.1 硬件電路設計利用ENC28J60 可以構成不同功能的網(wǎng)絡終端節(jié)點， 如網(wǎng)絡服務器、帶Internet 功能的設備、遠程監(jiān)控(數(shù)據(jù)采集， 診斷)設備等。圖2 所示為基于ENC28J60 的嵌入式網(wǎng)絡接口的硬件電路原理圖。電路中有：2 個LED 狀態(tài)指示燈主要用來顯示網(wǎng)絡連接狀態(tài)， 包括PHY 是否沖突、連接是否建立、是否接收數(shù)據(jù)、連接速度、雙工模式等; 必需的偏置電阻R3(2kΩ， 精度為1%);高速局域網(wǎng)電磁隔離模塊(即RJ45 以太網(wǎng)接口)， 應用中，ENC28J60 的物理端口與隔離變壓器HR901170A 連接時必須符合IEEE802.3 對物理層規(guī)范的要求， 如RJ45 的插孔與隔離變壓器的間隔應盡量小， 輸出和輸入差分信號對的走線要有很好的隔離。電路中的主控制器采用Atmel 公司的ATmega16 單片機，它具有先進的RISC(精簡指令集計算機)結構、16 kB 可編程Flash 存儲器、512 B 的EEPROM和1 kB 片內(nèi)SRAM, 具有豐富的外設接口， 其SPI 接口允許ATmega16 與外設進行高速的同步數(shù)據(jù)傳輸。本設計中ATmega16 SPI 配置為主機模式，ENC28J60 為從設備。ATmega16 的SPI 工作模式由CPOL、CPHA 設置， 根據(jù)ENC28J60 的SPI 讀寫時序， ATmega16 的SPI工作模式應設置為模式0.ATmega16 通過將ENC28J60 的CS引腳置低實現(xiàn)與其的同步。SPI 時鐘由寫入到SPI 發(fā)送緩沖寄存器的數(shù)據(jù)啟動， SPI MOSI(PB5)引腳上的數(shù)據(jù)發(fā)送秩序由寄存器SPCR 的DORD 位控制， 置位時數(shù)據(jù)的LSB(最低位)首先發(fā)送， 否則數(shù)據(jù)的MSB(最高位)首先發(fā)送。我們選擇先發(fā)送MSB,同時接收到的數(shù)據(jù)傳送到接收緩沖寄存器， CPU 進行右對齊從接收緩沖器中讀取接收到的數(shù)據(jù)。應該注意， 當需要從ENC28J60 中讀取多個數(shù)據(jù)時， 即使ENC28J60 并不需要ATmega16 串行輸出的數(shù)據(jù)， 每讀取一個數(shù)據(jù)前都要向SPI 發(fā)送緩沖器寫一個數(shù)據(jù)以啟動SPI 接口時鐘。由于SPI 系統(tǒng)的發(fā)送方向只有1 個緩沖器， 而在接收方向有2 個緩沖器， 所以在發(fā)送時一定要等到移位過程全部結束后， 才能對SPI 數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作; 而在接收數(shù)據(jù)時， 需要在下一個字節(jié)移位過程結束之前通過訪問SPI 數(shù)據(jù)寄存器讀取當前接收到的數(shù)據(jù)， 否則第1 個數(shù)據(jù)丟失。3.2 ENC28J60 軟件初始化在使用ENC28J60 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包前， 必須對器件進行初始化設置。根據(jù)不同的應用， 一些配置選項可能需要更改。初始化設置工作包括接收和發(fā)送緩沖器、接收過濾器、晶振啟動時間、MAC 寄存器、PHY 寄存器。初始化芯片之前先關閉單片機的中斷輸入， 對RESET 引腳給定一個持續(xù)的低電平復位信號， 然后對相應的寄存器進行設置。設置完成所有需要的寄存器后， 判斷以太網(wǎng)狀態(tài)中的時鐘啟動標志位是否置位， 然后開中斷。系統(tǒng)初始化后進入主程序循環(huán)， 包括單片機的控制作用和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸。對于以太網(wǎng)傳輸部分來說。主要有兩個作用：一是對要發(fā)送的數(shù)據(jù)按照以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀格式進行封裝并發(fā)送; 二是對接收的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀進行解包， 供應用程序使用。3.3 ENC28J60 發(fā)送數(shù)據(jù)包在進行數(shù)據(jù)包發(fā)送或接收時， 要先對寫緩沖存儲器(WriteBuffer Memory, WBM)命令掌握。WBM允許主控制器將字節(jié)寫入8KB 發(fā)送和接收緩沖存儲器。如果ECON2 寄存器中的AUTOINC 位置1, 那么在寫完每個字節(jié)的最后一位之后，EWRPT 指針將會自動地遞增指向下一個地址(當前地址加1)。如果寫入地址1FFF 且AUTOINC 置1, 則寫指針加1 指向0000h.將CS 引腳拉為低電平啟動WBM命令。然后將WBM操作碼及隨后的5 位常量1Ah 送入ENC28J60.在發(fā)送WBM命令和常量之后， 由EWRPT 指向的存儲器中的數(shù)據(jù)將移入ENC28J60, 首先移入最高位。在接收到8 個數(shù)據(jù)位后， 如果AUTOINC 置1, 寫指針將自動遞增。主控制器可以繼續(xù)在SCK引腳提供時種信號、在SI 引腳發(fā)送數(shù)據(jù)同時保持/CS 為低電平， 從而可以連續(xù)寫入存儲器。當AUTOINC 被使能時， 以該方式就可以連續(xù)地向緩沖存儲器寫入字節(jié)而無需多余的SPI命令。拉高CS 引腳電平可結束WBM命令。在WBM操作期間，SO 引腳一直為高阻態(tài)， WBM操作時序， 請參見圖3.ENC28J60 內(nèi)的MAC 在發(fā)送時會自動生成前導符和幀起始定界符。此外， MAC 可根據(jù)配置生成填充(如果需要)和CRC字段。主控制器必須生成所有其他幀字段， 并將它們寫入緩沖存儲器， 以待發(fā)送。此外， ENC28J60 還要求在待發(fā)送的數(shù)據(jù)包前添加一個包控制字節(jié)。主控制器應：1.正確編程ETXST 指針，使之指向存儲器中未用的單元。它將指向包控制字節(jié)， 在本設計方案中， 指針應編程為0120h; 2.使用WBM SPI 命令寫入包控制字節(jié)、目標地址、源MAC 地址、類型/ 長度和數(shù)據(jù)有效負載; 3.正確編程ETXND 指針。它應指向數(shù)據(jù)有效負載的最后一個字節(jié)， 在本設計方案中， 指針應編程為0156h; 4.將EIR.TXIF位清零、將EIE.TXIE 位和EIE.INTIE 位置1 允許在發(fā)送完成后產(chǎn)生中斷(如果需要); 5.將ECON1.TXRTS 位置1 開始發(fā)送。如果在TXRTS 位置1 時正在進行DMA 操作， ENC28J60 會等待DMA 操作完成再發(fā)送。這種等待是必需的， 因為DMA 和發(fā)送引擎共享同一個存儲器訪問端口。同樣如果在TXRTS 已置1后， ECON1 中DMAST 位才置1, DMA 在TXRTS 位清零前不會采取任何動作。如果正在進行發(fā)送， 不應通過SPI 讀取或寫入任何待發(fā)送的字節(jié)。主控制器將TXRTS 位清零可取消發(fā)送。如果數(shù)據(jù)包發(fā)送完成或因錯誤取消而中止發(fā)送， ECON1.TXRTS位會被清零， 一個7 字節(jié)的發(fā)送狀態(tài)向量將被寫入由ETXND +1 指向的單元， EIR.TXIF 會被置1 并產(chǎn)生中斷(如果允許)。要驗證數(shù)據(jù)包是否成功發(fā)送， 應讀取ESTAT.TXABRT 位。如果該位置1, 主控制器在查詢發(fā)送狀態(tài)向量的各個字段外， 還應查詢ESTAT.LATECOL 位， 以確定失敗的原因。下面給出寫數(shù)據(jù)包的源代碼：3.3 ENC28J60 接收數(shù)據(jù)包假設接收緩沖器已完成初始化， MAC 已正確配置而且接收過濾器已配置為接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包， 主控制器應該：1.如果需要在接收到數(shù)據(jù)包時產(chǎn)生一個中斷， 就要將EIE.PKTIE 位和EIE.INTIE位置1; 2. 如果需要在由于緩沖空間不足導致數(shù)據(jù)包丟失時產(chǎn)生一個中斷， 就要將EIR.RXERIF 位清零， 并將EIE.RXERIE位和EIE.INTIE 位置1; 3. 通過將ECON1.RXEN 位置1使能接收。在將RXEN 置1 后， 將不能修改雙工模式和接收緩沖器起始和結束指針。此外， 要阻止不期望接收的數(shù)據(jù)包， 在更改接收過濾器配置寄存器(ERXFCON) 和MAC 地址前建議將RXEN 清零。在使能接收后， 沒有過濾掉的數(shù)據(jù)包將寫入循環(huán)接收緩沖器。任何不符合過濾條件的數(shù)據(jù)包將被丟棄， 但主控制器無法識別一個數(shù)據(jù)包已被丟棄。當接收到一個數(shù)據(jù)包并將其完整寫入緩沖器時， EPKTCNT 寄存器將遞增， EIR.PKTIF 位將置1, 并產(chǎn)生一個中斷(如果允許)， 同時硬件寫指針ERXWRPT 自動遞增。

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路由器是一種負責尋徑的網(wǎng)絡設備，它在互連網(wǎng)絡中從多條路徑中尋找通訊量最少的一條網(wǎng)絡路徑提供給用戶通信。路由器有兩大典型功能，即數(shù)據(jù)通道功能和控制功能。數(shù)據(jù)通道功能包括轉發(fā)決定、背板轉發(fā)以及輸出鏈路調(diào)度等，一般由特定的硬件來完成?？刂乒δ芤话阌密浖韺崿F(xiàn)，包括與相鄰路由器之間的信息交換、系統(tǒng)配置、系統(tǒng)管理等。交換是一個涵義廣泛的詞語，當它被用來描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡第二層的設備時，實際指的是一個橋接設備。而當它被用來描述數(shù)據(jù)網(wǎng)絡第三層的設備時，又指的是一個路由設備。即交換機和路由器都可用來交換網(wǎng)絡設備，只是所交換的網(wǎng)絡層次不同。同時交換機和路由器都可以用來上網(wǎng)，都是用來擴展網(wǎng)絡的。傳統(tǒng)的交換機只能分割沖突域，不能分割廣播域；而路由器可以分割廣播域。由交換機連接的網(wǎng)段仍屬于同一個廣播域，廣播數(shù)據(jù)包會在交換機連接的所有網(wǎng)段上傳播，在某些情況會導致通信擁護和安全漏洞。連接到路由器上的網(wǎng)段會被分配成不同的廣播域，廣播數(shù)據(jù)不會穿過路由器。雖然第三層以上交換機具有VLAN功能，也可以分割廣播域，但是各子廣播域之間是不能通信交流的，它們之間的交流仍然需要路由器。路由器提供了防火墻的服務，它僅僅轉發(fā)特定地址的數(shù)據(jù)包，不傳送不支持路由協(xié)議的數(shù)據(jù)包傳送和求知目標網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包的傳送，從而可以防止廣播風暴。

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電話水晶頭顧名思義就是用于連接電話線的一種能沿固定方向插入并自動防止脫落的塑料接頭，專業(yè)叫連接器連接器 的供應商。它的外表晶瑩透亮，故叫做水晶頭。它適用于設備間或水平系統(tǒng)的現(xiàn)場端接，外殼采用高密度聚乙烯為材料制作而成。電話水晶頭的認知例如，我們常見的電話線的水晶頭，如果能放進6根芯線，只有2個金片就叫6P2C，其他以此類推了。電話線一般使用2P2C或者4P2C的，當然6P2C、6P4C、4P4C也一樣能用。參數(shù)：用于24~28 AWG多蕊線及單蕊線。1、電氣特性：A.耐電壓測試 1000V/DC　B.絕緣阻抗 大於500MΩ（百萬歐姆）C.接觸阻抗 不大於20mΩ(毫歐姆)2、機械特性：A.拉久測試－電纜至插座張力強度至少20磅(89N)B.耐久測試－插拔測試2000次以上3、電鍍測試儀器：紅外線測試儀。4、使用溫度范圍： -40。C~+125。5、材質及表面處理：A.PC原料－防火等級94V2 &94V0 (UL No. E50075)B.高強力銅合金{ JIS C5191R-H(PBR-2)}標準材料。C.電鍍規(guī)格為100 microinches 鍍鎳，并在接觸點鍍金。6、鍍金檢驗：依據(jù)MIL-G-45204C標準規(guī)格，TYPE II (最少99%純金量)、等級C+(KNOOP HARDNESS RANGE 130-250)、等級1(最少量50 microinches厚度)