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基于S3C44B0X的仪表以太网接口设计 |
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摘 要：本文简要介绍了智能仪器仪表的网络化以及工业以太网的特点，并详细介绍了基于S3C44B0X仪表的一种以太网接口硬件和软件的设计实现。
关键词：S3C44B0X；以太网；嵌入式系统
引 言
以Internet为代表的网络技术的出现以及它与其他高新科技的相互结合，不仅己开始将智能互联网产品带入现代生活，而且也为测量与仪器技术带来了前所未有的发展空间和机遇，网络化测量技术与具备网络功能的新型仪器应运而生。
以太网既是一种计算机接入局域网络的连接标准，又是一种网络互联设备数据共享的通信协议。它采用具有冲突检测的载波监听多点接入CSMA/CD技术。由于其传送速率的大幅度提高，物理层标准的工业化以及以太网集线器技术的形成，千兆以太网技术和无碰撞全双工光纤技术的出现，使得这一先进的网络技术被推进到工业控制网络中，形成了工业以太网技术。与目前的基于现场总线的控制网络相比，基于工业以太网技术的控制网络是一种低成本(许多商用以太网的芯片组与技术可以借用)、高性能的控制网络解决方案。
本方案采用的是S3C44B0X和RTL8019AS组成仪表以太网接口方案。
硬件部分
S3C44BOX是三星公司生产的ARM7内核的SoC。S3C44B0X通过在ARM7TDMI内容基础上扩展一系列完整的通用外围器件，适合手持式设备和普通嵌入式的应用。
集成片上资源有：8KB缓存的2.5V静态ARM7TCMI CPU核；扩展内存控制器；带有1个专用DMA通道的LCD控制器；2个DMA通道，1个带外部请求引脚的DMA通道；1个I2C总线控制器；5个PWM定时器及1个内部定时器；看门狗定时器；71个通用I/O口，8个外部中断源；8个10位ADC；带PLL的片上时钟发生器。
S3C44B0X上的存储系统地址空间分为8个存储体，每个存储体可达32MB，总共达256M。每个Bank的数据总线位数可设置(8/16/32位)；7个存储体的初始位置确定，空间大小可设置；1个Bank的初始位置和空间大小就都可行设置。Bank0分配给自举ROM，Bank6，Bank7通常分给SDRM。RTL8019AS可在剩下的Bank中任选一个，本设计选择Bank5。S3C44B0X接16/32位存储器时地址线需要错位。
RTL8019AS是Realted公司生产的以太网控制器。支持IEEE802.3；支持8位或16位数据总线；内置16KB的SRAM，用于收发缓冲；全双工，收发同时达到10Mbps；支持10Base5、10Base2、10BaseT,并能自动检测所连接的介质。在ISA总线网卡中占有相当比例。RTL8019AS与主机有3种接口模式，即跳线模式、PnP模式和RT模式。
RTL8019AS在网卡中通常有EEPROM作为配置存储器，同时它的使用ISA总线。在嵌入式系统中不使用EEPROM，也不使用ISA总线,所以这些引脚一般按下面的方式连接:
JP接高电平，选择跳线模式，部分设置由引脚决定；
BS[4..0]接地，禁止使用BROM;
IOS[3..0]接地，RTL8019AS内部寄存器总线地址从300H
开始；
IRQS[2..0]接地，使用IRQ2/9做中断请求引脚；
AUI接低电平，接口采用BNC方式，使用双绞线或同轴
电缆；
PL1,PL0接低电平，自动检测以太网接口类型；
SMEMRB,SMEMWB接高电平。
软件部分
与以太网接口相关通信程序分为：RTL8019AS初始化，发送控制，接收控制三部分：
初始化部分完成RTL8019AS在使用之前的初始化工作：设置相关工作模式的寄存器，分配和初始化接收和发送缓冲区，初始化网卡接收地址。
RTL8019AS初始化程序工作步骤如下：
1)复位RTL8019AS；
2)选中页0寄存器，RTL8019AS停止运行,；
3)设置数据配置寄存器为16位；
4)清除远程DMA计数器；
5)设置接收缓冲区区间;
6)设置接收配置寄存器 (仅接收自己的地址的数据包)；
7)设置发送配置寄存器(启用CRC自动生成和自动校验)；
8)中断寄存器清零
9)屏蔽RTL8019AS内所有中断；
10)设置指向最后一个已经读取的页的寄存器(BNRY)
11)选择页1寄存器；
12) 初始化物理地址；
13)初始化组播地址；
14)设置当前的接收结束页寄存器(CURR)；
15)选择页0寄存器，启动RTL8019AS执行命令；
16)开启主机里RTL8019AS对应中断；
发送部分只要把数据写入缓冲区，启动执行指令，RTL8019AS自动发送。一般在RAM内开辟两个以太网数据包长空间作为发送缓冲区。发送数据时，两个缓冲区轮流发送。数据的发送校验，总线数据包的碰撞检测与避免是由RTL8019AS自己完成的。
接收部分完成数据接收任务。RTL8019AS接收到以太网数据包后自动存在接收缓冲区并发出中断信号,S3C44B0X在中断程序里通过DMA方式即可读入接收到数据。
结 语
以太网接口实现以后，再移植TCP/IP协议栈，使用HTTP协议在S3C44B0X上建立嵌入式WebServer，便成为接入式仪表，即可无缝连接Internet。
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