嵌入式網絡控制器CS6208及其應用

摘要：CS6208是Myson Century公司推出的專門用于網絡控制和傳輸的芯片，它基于8051體系結構硬件平臺的支撐，使用Keil 51編譯環(huán)境，處理速度與8051系列單片機相比有很大的提高，支持IEEE 802.37線ＥＮＤＥＣ接口以及TCP/IP、ARP、UDP等協議，并且集成有４周期的8051和一個以太網接口。由于它把TCP/IP協議棧函數已封裝起來，因此，用戶只需調用它的API函數即可完成操作。文章介紹了CS6208的原理、特點和引腳功能，給出了CS6208的一種典型應用設計電路。

１ 概述

ＣＳ６２０８是Ｍｙｓｏｎ Ｃｅｎｔｕｒｙ公司最新推出的嵌入式網絡微控制器，尤其適用于一些網絡控制和傳輸的場合。該器件基于８０５１體系結構硬件平臺的支撐，使用Ｋｅｉｌ ５１編譯環(huán)境?并且處理速度比８０５１系列單片機有很大的提高。通常８０５１單片機中的１２個時鐘周期可組成一個機器周期，而在ＣＳ６２０８中只需要４個時鐘周期，因此在相同的時鐘周期下，ＣＳ６２０８的處理速度是５１系列單片機的３倍。ＣＳ６２０８將ＴＣＰ／ＩＰ協議棧的底層函數標準化，并把它封裝成ＡＰＩ函數。這樣，原來用戶要編寫ＴＣＰ／ＩＰ協議代碼才能解決的問題現在只需調用ＡＰＩ函數即可解決，因而大大縮短了產品的開發(fā)周期；ＣＳ６２０８內部集成了４周期的８０５１和一個以太網控制器，并配備有標準１０ＭＨｚ以太網接口（包括ＭＡＣ和ＰＨＹ），同時支持ＡＲＰ、ＩＣＭＰ、ＩＰ、ＵＤＰ、ＴＣＰ、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ、ＨＴＴＰ等常用協議，應用技術門檻極低，用戶無需自己開發(fā)ＴＣＰ／ＩＰ等核心協議程序，特別適合傳統行業(yè)的產品改造和升級，而且極其方便；ＣＳ６２０８把原來需要單片機和ＭＡＣ控制器兩個芯片才能解決的網絡接入問題集成到了一起，從而大大降低了產品的成本；此外，它的節(jié)能機制更加科學高效，ＣＰＵ核僅工作在１．８Ｖ。系統工作在６０ＭＨｚ時，如果輸入電壓為５Ｖ，典型電流值為２５８ｍＡ在節(jié)能模式下僅為１２８ｍＡ。

圖1

２　引腳功能及芯片主要特點

２．１ 引腳功能

圖１所示是ＣＳ６２０８的引腳排列。

２．２ 主要特點

ＣＳ６２０８內部的功能模塊組成框圖如圖２所示。其主要特點如下：

●ＣＰＵ

基于８０５１體系結構的硬件平臺，它的時鐘在內部可編程，系統最高可工作在６０ＭＨｚ。

●存儲器結構

片內有６５ｋ字節(jié)ＲＯＭ和３２ｋ字節(jié)的ＲＡＭ存儲器，外部最多可以擴展到９８ｋ字節(jié)數據存儲器和１３１ｋ字節(jié)程序存儲器。

●串口和計數器

全雙工的通用串口和計數器，與８０５１單片機相類似，同時，該芯片內部還集成有看門狗電路，而且其串口具有增強的自動地址識別和幀檢錯功能。

●中斷

具有８個中斷源和３個中斷優(yōu)先級。

●網絡接口

集成有１０／１００ＭＨｚ以太網控制器和ＩＥＥＥ ８０２．３ ７線ＥＮＤＥＣ接口?內部有發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)，通過硬件能夠自動計算各類網絡協議棧中的校驗和。

●Ｉ／Ｏ

帶有４個８位數字雙向通用Ｉ／Ｏ，它們具有超強驅動能力以及３．３Ｖ和５Ｖ的輸入輸出能力。

●協議

編制的應用程序可以訪問ＴＣＰ／ＩＰ網絡協議棧，同時支持ＡＲＰ、ＩＣＭＰ、ＩＰ、ＵＤＰ、ＴＣＰ、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ、ＨＴＴＰ等常用協議和軟件，用戶也可根據需要增加自己的協議。

●Ａ／Ｄ

內含四通道７位模數轉換器。

●電源管理

具有可編程的自動監(jiān)測掉電和復位模式，ＣＰＵ核工作在１．８Ｖ。

３ 工作原理

ＣＳ６２０８物理層支持以太網接口和ＲＳ２３２串口的點到點協議。在ＣＳ６２０８中，每一個以太網的發(fā)送緩沖區(qū)是１．５ｋ字節(jié)，其接收緩沖區(qū)也經常使用的，因為數據有時是以猝發(fā)形式收到的，因此，當收到數據時，就把收到的數據放到這個緩沖區(qū)中，然后由數據鏈路層直接從該緩沖區(qū)取走數據。鏈路層通常包括操作系統中的設備驅動程序和計算機中對應的網絡接口卡，它們將一起處理與電纜的物理接口細節(jié)數據，其緩沖區(qū)可用來暫時存儲要發(fā)送或接收的數據幀。網絡層則處理分組在網絡中的活動，比如分組的選路等。傳輸層可為兩臺主機的應用程序提供端到端的通信。在ＴＣＰ／ＩＰ協議族中有兩個互不相同的協議ＴＣＰ和ＵＤＰ；其中ＴＣＰ為兩臺主機提供可靠的數據通信，而ＵＤＰ則提供一種簡單的服務。對于ＴＣＰ發(fā)送過程而言，應用程序把數據先寫到緩沖區(qū)中，再寫到ＴＣＰ的發(fā)送緩沖區(qū)，然后寫到數據鏈路層的緩沖區(qū)，最后再通過以太網發(fā)送緩沖區(qū)到網絡上。ＴＣＰ的接收數據過程與此類似，每一個ＴＣＰ套節(jié)字的接收緩沖區(qū)是可選的，如果應用程序要使用這個接收緩沖區(qū)，那么傳輸過來的數據就先寫到這個緩沖區(qū)中，之后再從這里取走，如果沒有這個接收緩沖區(qū)，接收來的數據就會直接送給應用程序。在這種情況下，對于ＵＤＰ來說，其過程還相對簡單，應用程序只要把緩沖區(qū)中的數據送到數據鏈路層緩沖區(qū)中，然后通過以太網發(fā)出去即可，而應用層則要負責處理特定的應用程序細節(jié)，這就要求每一個應用程序都有自己的緩沖區(qū)，這在一些標準的ＴＣＰ應用程序（如ＰＯＰ３、ＳＭＴＰ、ＨＴＴＰ、ＦＴＰ）中是很常見的。具體的數據處理過程見圖３所示，圖中箭頭所指是數據的流向。

４　ＣＳ６２０８的應用

ＣＳ６２０８特別適用于網絡傳輸，尤其是在接入到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ時，可以非常方便地用于社區(qū)安全管理、監(jiān)控、家居安全、小型儀器設備的網絡化升級和信息家電等。原來需要專門工具、軟件，且需花費很長的研發(fā)時間才能實現的遠程管理和控制，現在使用普通ＩＥ或者ＮｅｔＳｃａｐｅ等常用瀏覽器軟件，通過Ｉｎｔｅｒｎｅｔ即可實現遠程訪問和控制，因而是信息家電等設備Ｉｎ-ｔｅｒｎｅｔ化升級換代的有力工具。它的處理速度能夠達到一般網絡接入的要求，由于ＣＳ６２０８支持ＡＲＰ、ＩＣＭＰ、ＩＰ、ＵＤＰ、ＴＣＰ、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ、ＨＴＴＰ等常用協議，且應用技術門檻極低，因而無需用戶自己開發(fā)ＴＣＰ／ＩＰ等核心軟件，特別適合傳統行業(yè)的產品改造和升級；同時它也可以實現ＲＳ２３２到以太網口的傳輸，以使數據輕松接入網絡。ＣＳ６２０８的外部數據輸入端可以是ＳＲＡＭ或者ＦＩＦＯ接口，數據經處理后直接發(fā)送至局域網或者連接到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ用戶，而且ＣＳ６２０８的雙向通用串口和兩個Ｉ２Ｃ總線接口可以方便地擴展使用。圖４是筆者用ＣＳ６２０８設計的網絡攝像機系統的網絡收發(fā)服務器子系統（圖像壓縮模塊圖中未畫）。在該系統中，ＣＳ６２０８作為服務器，壓縮系統模塊不斷地把圖像數據寫到ＦＩＦＯ中，ＣＳ６２０８則不斷從ＦＩＦＯ中讀取數據并進行處理，然后通過網絡發(fā)送到局域網或因特網上。圖中的ＥＥＰＲＯＭ是用來存儲ＣＳ６２０８程序的，串口ＥＥＰＲＯＭ通過Ｉ２Ｃ總線來配置服務器的ＩＰ地址、ＭＡＣ地址、子網掩碼、網關等信息，主機可以選擇直接通過左側串口對ＣＳ６２０８服務器進行控制，從而大大方便用戶的使用。實際使用證明：該系統工作非常穩(wěn)定可靠，具有較高的數據吞吐量。