基于DSP的具有以太网接口的嵌入式系统设计

DSP的以太网通信接口设计

　　　　　　　　　　　　　　　　　煤　　矿　　机　　械　　　　　　　　　　　　2005年第5期　文章编号:100320794(2005)0520024202

基于DSP的具有以太网接口的嵌入式系统设计

张　颖1,张长利2

(1.哈尔滨工业大学,哈尔滨150001;2.东北农业大学,哈尔滨150030)

摘要:介绍了以DSP为核心具有以太网接口的嵌入式系统的硬件电路组成和软件设计方

法。对系统硬件设计进行了介绍,详细地介绍了网络控制器RTL8019A的工作原理及DSP硬件电路设计。介绍了嵌入式TCP/IP协议在DSP硬件上的移植,在此协议栈的基础上,完成了上层协议的编写和实现。

关键词:DSP;TCP/IP;以太网;嵌入式系统中图号:TP368:1　引言

2所示。

文中给出了以数字信号处理器(DSP)理器并实现嵌入式TCP/IP2ternet网络技术中,TCP/IP,成为Internet

,TCP/IP,是一个真正开放的系统,Ethernet的结合,相应地需要嵌入式TCP/IP协议的支持。阐述了嵌入式TCP/IP协议栈的构成、协议内容,实现这些协议的各个程序模块以及程序流程。2　系统结构

基于DSP的嵌入式系统,给出一个能够稳定运行嵌入式TCP/IP的平台,系统结构图如图1所示。

图2　TMS320VC5402与RTL8019AS硬件接口电路Fig.2　InterfacecircuitofTMS320VC5402andRTL8019AS

TMS320VC5402的信号都是经过了译码和电平转换后和RTL8019AS连接的,这是因为RTL8019AS的工作电压为5V,而TMS320VC5402的工作电压为3.3V。其中RTL8019AS的控制信号IOWB、IORB、SA5信号通过IS、IOSTRB、R/W、A14、A15译码得到,逻辑关系如下:

IOWB=IOSTRB+R/WIORB=IOSTRB+R/WSA15=IS+A15+A14

将地址允许线AEN接地,置为有效状态,使用SA5来作为地址使能信号。因为选的RTL8019AS基地址为0x300～0x31F,所以地址有效的时候SA5为低电平,所以采用SA5作为地址使能信号。当选用RTL8019AS时,才将其置低,平时置高。这样做可以方便TMS320VC5402对多个外设进行逻辑控

图1　系统的结构图Fig.1　Structureofsystem

3　以太网接口电路设计

DSP与以太网间通过网络接口控制器连接,选

用RTL8019AS以太网控制器,是由台湾Realtek公司生产的基于ISA总线的10Mbps以太网控制器芯片。RTL8019AS实现以太网媒介访问层(MAC)和物理层(PHY)的功能,包括MAC数据帧的收发、地址识别、CRC(CyclicRedundancyCheck,循环冗余检验)编码/校验、曼彻斯特编解码、

超时重传、链路完整性

测试、信号极性检测与纠正等。主处理器需要做的只是在RTL8019AS的外部总线上读写MAC帧。

RTL8019AS的外部总线符合ISA标准,DSP总线虽然不是标准的ISA总线,但是可以实现它们之间的连接。通过对应用需求的分析,可以进一步减少RTL8019AS与DSP之间接口的信号线。TMS320VC5402

制。

RTL8019AS可以通过引脚“冷”复位,也可以通过软件“热”复位,复位引脚RSTDRV保持800ns的高电平即可实现RTL8019AS复位。这里使用的是“冷”复位,用XC95144XLCPLD来控制RTL8019AS复位。具体实现是向I/O端口0x8006写入1后;大约50ms再写入0,这样就可以实现

RTL8019AS复位。实现的逻辑关系如下:

RES8019CS=IS+A15+A14+A2+A1+A0若RES8019CS=0则RSTDRV=D0

DSP的以太网通信接口设计

　2005年第5期　　　　　基于DSP的具有以太网接口的嵌入式系统设计———张　颖,等　　　　　　　RTL8019AS与以太网接口电路如图3所示

。

图3　RTL8019AS与以太网接口电路图

Fig.3　InterfacecircuitofRTL8019ASandEthernet

4　嵌入式TCP/IP协议栈的设计

TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetPro2toco1)是20世纪70年代中期美国国防部(DepartmentofDefense,DOD)为其ARPNET广域网开发的网络体系结构和协议标准,它代表了一个协议栈,以它为基础组建的Internet是目前国际上规模最大的计算机

网间网。

嵌入式系统具有以太网接口,TCP/IP软件支持,TCP/IP协议,TCP/IP协议加以剪裁、,使其实时性得到提高,。由于基于DSP为核心处理器的嵌入式系统资源有限,所以网络协议根据嵌入式应用的要求进行了剪裁。协议的剪裁既保证了DSP接入以太网,又使DSP资源能够满足嵌入式系统应用的要求。

DSP首先初始化堆栈和网络驱动接口。当有网络数据到达时,DSP采用中断方式读取以太网数据并进行分析。如果是ARP数据包,则转入ARP处理程序,把IP地址和物理地址加入到高速缓存表中,并发送ARP应答信息;如果是IP数据包则调用IP处理程序,在程序中验证是否为UDP数据包,如果得到的是正确的UDP数据包,则验证端口号是否正确,若正确,将数据解包,输出给外围设备。

DSP上程序自下而上实现以下协议:(1)MAC　媒介访问控制,向以太网收发数据。(2)ARP　地址解析协议,使得物理地址和IP地址可以对应起来。(3)IP　Internet网核心协议,实现IP网络上数据传输的基础。(4)UDP　用户数据包协议,提供不可靠的数据传输功能。

以太网媒介访问层(MAC)和物理层(PHY)的功能由RTL8019AS实现,包括MAC数据帧收发、地址识别、CRC编码/校验、曼彻斯特编解码、超时重传、链路完整性测试、信号极性检测与纠正等。DSP只

需要在RTL8019AS的外部总线上读写MAC帧。所有数据位的传输由低位开始,但传输的位流是用曼彻斯特编码的,曼彻斯特编码由RTL8019AS自动完成,无需DSP进行处理。

ARP协议实现,ARP协议属于网络层,它的作用就是将上层IP地址与底层的物理地址一一完成映射关系。这样就形成了只能使用IP地址的上层协议软件和只能 …… 此处隐藏：2138字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……