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    基于DM9000A的網絡接口設計

    2022-01-08 09:55:52

    基于DM9000A的網絡接口設計


    摘要:為了實現嵌入式以太網通信,使用以太網控制芯片DM9000A和單片機MSP430F5529,組成了嵌入式以太網接口,實現了網絡通信,其中單片機完成自身以及以太網控制芯片的初始化、數據的封包和收發控制,而DM9000A芯片負責網絡數據的發送和接收。詳細介紹了系統的硬件構成框圖和硬件設計,給出了實際的接口電路,重點描述了單片機和DM9000A芯片之間的軟件接口程序設計,并給出了網絡通信協議的應用方法。實驗結果表明,該設計體積小、接口簡單、速度快、功耗低,具有很高的推廣價值。

    關鍵詞:以太網通信;單片機;DM9000A;MSP430F5529


        隨著嵌入式技術和網絡技術的發展及以太網的廣泛應用,以太網接口在嵌入式系統中的應用越來越廣泛,網絡化成為未來設備發展的一個重要方向,各種嵌入式設備已經成功滲透到各個領域,并逐漸朝著網絡化、智能化的方向發展。以太網以其在實時性、可靠性、標準化等方面的卓越性能及其便于安裝、維護簡單、不受通信距離限制等優點,已發展成為一種成熟的技術。本文以MSP430F5529單片機和以太網控制器DM9000A為硬件組成,通過軟件編程,和上位機實現了UDP協議的網絡通信。


    1 硬件設計

        DM9000A是DAVICOM公司推出的一款高速以太網接口芯片,是完全集成的和符合成本效益單芯片快速以太網MAC控制器,其被設計為低功耗、高處理性能,而其操作又非常簡單,具有通用的處理器接口,可以與多種處理器直接連接,數據總線寬度可設置為8 b和16 b,支持3.3 V和5 V電源模式。

        MSP430F5529單片機是TI公司的一款超低功耗單片機。該芯片采用低功耗設計,具有五種低功耗模式,從低功耗模式到喚醒模式的轉換時間小于6μs,其獨特的時鐘設計,每個時鐘都可以打開或關閉,從而實現對整體功耗的控制。供電電壓范圍為1.8~3.6 V,具有強大的中斷功能,集成了較豐富的片內外設和較多的I/O端口,提高了對外圍設備的開發能力。

        在本設計中,單片機MSP430F5529控制整個系統的運行,以太網控制器DM9000A實現網絡傳輸的低層功能。單片機完成對DM9000A的初始化,并將需要發送的數據按協議要求進行以太網幀封裝,發送給DM9000A;以中斷的方式接收網絡數據,并對接收到的數據進行解析,對有用數據進行處理。DM9000A接收從單片機發送來的數據,將數據通過RJ45傳送到遠程主機,并通過RJ45接收從遠程主機發送來的數據,將數據初步解析后保存在緩存中,然后向單片機發出中斷信號,由單片機來完成對數據的讀取。系統的硬件設計框圖如圖1所示。


        系統中單片機和以太網控制器都采用3.3 V來供電。單片機作為系統的主控芯片,和DM9000A之間采用8 b模式(將EECS腳接一個10 kΩ的上拉電阻),使用P6端口和DM9000A的數據端口相連接,傳輸數據或地址數據,無需電平轉換;P1.0腳和CMD相連,為高時為數據讀/寫操作,為低時為地址讀/寫操作;P1.1腳和INT腳相連,作為單片機的數據讀取中斷信號;P1.2,P1.3腳分別和IOR腳、IOW腳相連,用于控制讀或寫操作,低電平有效,即在信號的上升沿進行讀(IOR)寫(IOW)操作;P1.4腳和CS腳相連,作為DM9000A的片選信號。

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    2 DM9000A芯片操作

    DM9000A的讀/寫操作與一般的異步存儲器相同,圖2和圖3分別顯示了DM9000A的讀/寫時序。

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