基于ARM的100Mbit/s以太网在数控系统中的应用

 　　1 概述

　　串口通信技术在数据通信中的应用极为广泛。但是，其固有的通信距离小、抗干扰能力

　　差等缺点使其无法满足对实时性要求较高的现代工业控制。随着近年来网络技术和以ARM为代表的32位处理器的发展，通过网络实现ARM与PC机高速、可靠的通信已成为可能。

　　本文的主要目的是设计一种高速、可靠的通信方式，实现PC机和数控系统的数据传输，克服传统串口通信传输距离短，速度慢的缺点。本设计采用三星公司以ARM7为内核的S3C4510B芯片，通过RTL8201BL和网络变压器PE68515实现和PC机的通信。

　　2 ARM芯片S3C4510B简介

　　S3C4510B是基于以太网应用系统的高性价比16/32位RISC微控制器，内含一个由ARM公司设计的16/32位ARM7TDMI RISC处理器核。ARM7TDMI为低功耗、高性能的16/32核，特别适用于对功耗敏感的应用场合，且价格低廉。三星公司在ARM7TDMI处理器核的基础上扩展了多个片内外围功能模块以满足不同的客户需要。本设计采用S3C4510B芯片，因为它集成了一个片内Ethernet控制器。该控制器具有如下特点：

　　· 带猝发模式的DMA引擎;

　　· DMA发送/接收缓冲区(256字节发送，256字节接收);

　　· MAC发送/接收FIFO缓冲区(80字节发送，16字节接收);

　　· 数据对准逻辑;

　　· 支持端模式变换;

　　· 100M/10Mbps的工作速率;

　　· 与IEEE802.3标准完全兼容;

　　· 提供MII和7线制10Mbps接口;

　　· 站管理信号生成;

　　· 片内CAM(可达21个目的地址);

　　· 带暂停特性的全双工模式;

　　· 支持长/短包模式;

　　· 包拆装PDA生成。

　　3 RTL8201BL简介

　　RTL8201BL是我国台湾地区Realtek公司生产的一种网络物理层芯片，它支持10/100Mbps网络传输，符合IEEE802.3协议。它包括物理译码子层、物理介质连接子层、双绞线物理介质相关子层、10Base-Tx译码/解码、双绞线介质连接单元。支持PECL(正极射极耦合逻辑)电平接口的100Base-TX光纤发送器。适应低电压、低功耗要求。

　　RTL8201BL的主要引脚功能如下表1所示：

　　表1 RTL8201BL的主要引脚功嫩

　　4 硬件接口电路设计

　　本设计硬件接口电路如图1所示：

　　1) S3C4510B和RTL8201BL对应的引脚直接相连。其中RTL8201BL的RESETB引脚为复位引脚和S3C4510B的复位引脚nRESET连接。

　　2) RTL8201BL经过网络变压器PE68515后和PC机通过网线连接。

　　TPRX+和TPRX-为接收数据，TPTX+和TPTX-为发送数据。

　　ANE接3.3V电源表示网络可自动识别用10M还是100M模式;Duplex接高电平使能全双工方式;Speed接高电平则选择网络传输速度为100Mbit/s;LDPs接高电平允许进入LDPs模式(没有连接信号是进入节电状态，可节电60%-80%);MII/SNIB接高电平采用MII(介质无关接口)模式。