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基于DM9000A的网络接口设计

2022-01-08 09:55:52

基于DM9000A的网络接口设计


摘要:为了实现嵌入式以太网通信,使用以太网控制芯片DM9000A和单片机MSP430F5529,组成了嵌入式以太网接口,实现了网络通信,其中单片机完成自身以及以太网控制芯片的初始化、数据的封包和收发控制,而DM9000A芯片负责网络数据的发送和接收。详细介绍了系统的硬件构成框图和硬件设计,给出了实际的接口电路,重点描述了单片机和DM9000A芯片之间的软件接口程序设计,并给出了网络通信协议的应用方法。实验结果表明,该设计体积小、接口简单、速度快、功耗低,具有很高的推广价值。

关键词:以太网通信;单片机;DM9000A;MSP430F5529


    随着嵌入式技术和网络技术的发展及以太网的广泛应用,以太网接口在嵌入式系统中的应用越来越广泛,网络化成为未来设备发展的一个重要方向,各种嵌入式设备已经成功渗透到各个领域,并逐渐朝着网络化、智能化的方向发展。以太网以其在实时性、可靠性、标准化等方面的卓越性能及其便于安装、维护简单、不受通信距离限制等优点,已发展成为一种成熟的技术。本文以MSP430F5529单片机和以太网控制器DM9000A为硬件组成,通过软件编程,和上位机实现了UDP协议的网络通信。


1 硬件设计

    DM9000A是DAVICOM公司推出的一款高速以太网接口芯片,是完全集成的和符合成本效益单芯片快速以太网MAC控制器,其被设计为低功耗、高处理性能,而其操作又非常简单,具有通用的处理器接口,可以与多种处理器直接连接,数据总线宽度可设置为8 b和16 b,支持3.3 V和5 V电源模式。

    MSP430F5529单片机是TI公司的一款超低功耗单片机。该芯片采用低功耗设计,具有五种低功耗模式,从低功耗模式到唤醒模式的转换时间小于6μs,其独特的时钟设计,每个时钟都可以打开或关闭,从而实现对整体功耗的控制。供电电压范围为1.8~3.6 V,具有强大的中断功能,集成了较丰富的片内外设和较多的I/O端口,提高了对外围设备的开发能力。

    在本设计中,单片机MSP430F5529控制整个系统的运行,以太网控制器DM9000A实现网络传输的低层功能。单片机完成对DM9000A的初始化,并将需要发送的数据按协议要求进行以太网帧封装,发送给DM9000A;以中断的方式接收网络数据,并对接收到的数据进行解析,对有用数据进行处理。DM9000A接收从单片机发送来的数据,将数据通过RJ45传送到远程主机,并通过RJ45接收从远程主机发送来的数据,将数据初步解析后保存在缓存中,然后向单片机发出中断信号,由单片机来完成对数据的读取。系统的硬件设计框图如图1所示。


    系统中单片机和以太网控制器都采用3.3 V来供电。单片机作为系统的主控芯片,和DM9000A之间采用8 b模式(将EECS脚接一个10 kΩ的上拉电阻),使用P6端口和DM9000A的数据端口相连接,传输数据或地址数据,无需电平转换;P1.0脚和CMD相连,为高时为数据读/写操作,为低时为地址读/写操作;P1.1脚和INT脚相连,作为单片机的数据读取中断信号;P1.2,P1.3脚分别和IOR脚、IOW脚相连,用于控制读或写操作,低电平有效,即在信号的上升沿进行读(IOR)写(IOW)操作;P1.4脚和CS脚相连,作为DM9000A的片选信号。

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2 DM9000A芯片操作

DM9000A的读/写操作与一般的异步存储器相同,图2和图3分别显示了DM9000A的读/写时序。

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