LAN91C111型控制器在嵌入式以太网接口中的应用

　　1 引言

　　在电子设备日趋网络的背景下，目前广泛使用的以太网及TCP/IP协议已经成为事实上最常用的网络标准之一，它的高速、可靠、分层及可扩充性使得它在各个领域的应用越来越灵活，很多情况下运用以太网和TCP/IP能够简化结构和降低成本。目前关于嵌入式以太网的设计方案不是很多，其中大多是基于单片机的，缺点是速度慢、成本太高。DSP作为一种特殊的嵌入式微处理器系统，具有嵌入的协处理器和用于快速数据处理的并行数据通道，在嵌入式网络设备中引入DSP技术可以使嵌入式以太网变得更快、更便宜、更容易进行功能扩充。本文介绍了基于TMS320LF2407型的嵌入式系统与LAN91C111型自适应10Mb/s/100Mb/s嵌入式以太网控制芯片的接口电路和实现方法。

　　2 LAN91C111

　　LAN91C111是SMSC公司为嵌入式应用系统推出的第三代快速以太网控制器。LAN91C111的芯片上集成了遵循SMSC/CD协议的MAC(媒体层)和PHY(物理层)，符合IEEE802.3/802.U-100Base-Tx/10Base-T规范，其系统结构如图1所示。该以太网控制器的主要功能如下：

　　·自适应地选传输速率，支持10Mb/s/100Mb/s;

　　·充分支持全双工交换式以太网;

　　·支持突发数据传输;

　　·8k字节的内部存储器用作接收发送的FIFO缓存;

　　·增强式能量管理功能;

　　·支持总线8位、16位、32位的CPU访问;

　　·提前发送和接收。

　　LAN91C111以太网控制器遵循IEEE颁布的802.3以太网传输协议。其8-32位数据总线接口单元通过控制总线、地址总线和数据总线与外部的CPU相连。外部数据可以8位、16位或32位的方式与LAN91C111进行交换。该电路还集成了EEPROM接口，自举时再通过EEOROM接口输入到芯片中，从而实现自动初始化。总线仲裁器(Arbiter)用来监视以太网总线的数据交流情况，一旦发生阻塞，仲裁器一方面通过总线接口单元与外部CPU联系，另一方面控制内存控制单元(MMU)，实现总线数据协调。内存控制单元可控制8kB动态SRAM的存储情况，实现与DMA控制器之间的数据联络。DMA控制器与总线控制器一起控制DMA与以太网协议处理器(EPH)之间的数据交换。以太网协议处理器(EPH)之间的数据交换。以太网协议处理器出来的数量最终经过10Mb/s/100Mb/s的物理层(PHY)直接到达以太网总线。

　　3 硬件电路组成

　　出于性价比的考虑，选用DSP控制器作为主CPU。TMS320LF2407是TI公司发布的一款高性价比的，适用于工业控制领域的DSP。该系列具有强大的指令系统、较强的灵活性、高速的数学处理功能及全新的内部结构，可广泛用于通信、计算机、商业、工业、军事等领域。TMS320LF2407是240X系列控制器中功能最强的一款，采用低功耗CMOS技术，具有30MI/s的执行速率，片上还集成了丰富的外围部件(EVM、A/D模块、CAN、SCI、SPI及JTAG)。TMS320LF2407的工作频率较高(40MHz)，存贮空间较大(高达32k字的FLASH程序存储器，可扩展外部64k字存储器，64k字I/O寻址空间)，非常适合处理复杂的TCP/IP协议。