基于ENC424J600的以太網與串行接口轉換技術

摘要：論述了在STM32系列的MCU上移植TCP／IP協議棧LwIP，并利用新型以太網控制器ENC24J600實現網絡數據傳輸功能。該系統主要完成的功能是接收上位機發送的數據，并將這些數據轉換成通用串行接口輸出。ENC424J600是Microchip新推出的一款以太網控制器，其速度優于ENC28J60，同時為用戶提供兩種接口模式。本文介紹了其基于SPI接口模式下的實現過程，詳細描述了該網卡驅動的硬件電路和軟件流程。
關鍵詞：以太網控制器；STM32；LwIP串口輸出

引言
隨著Internet的發展和應用，越來越多的設備需要接入網絡以實現遠程控制或資源共享。以太網接口布線方便，通信帶寬較寬，可達100 Mb／s甚至1000Mb／s。嵌入式系統由于具有體積小、價格低、專用性能高的優勢，被廣泛應用于各種電子設備和工業測試設備中。隨著嵌入式系統與網絡的日益緊密結合，在嵌入式系統中引入TCP／IP協議棧已成為嵌入式系統領域的重要研究方向。
本義在以太網接口實現基本數據傳輸的基礎上將其轉換成其他通用串行接口(如SPI、UART、CAN)，更利于應用在廣泛的工業控制領域中。目前市面上的以太網控制芯片大多功耗高、功能復雜，不適合用在中低端的嵌入式系統中。之前Microchip推出的芯片ENC28J60的網絡接口速度只能達到10 Mbps，其SRAM buffer也不大容易造成接收溢出，而ENC424J600速度可達100 Mbps，功能將更加完善，并提供兩種接口給嵌入式開發者選擇，是一款很好的網絡接口芯片。STM32F103RET6是一款ARM處理器，它的功耗低、價格低廉、功能強大、具備豐富的串行接口，具有512 KB的Flash，在一般的應用中可以不用外擴Flash，是中低端嵌入式開發系統的最佳選擇之一。將兩者結合不但能實現網絡通信，而且可以靈活轉換成其他串行接口，用途廣泛。

1 ENC424J600簡介
ENC424J600是Microchip公司推出的單獨可用的快速以太網控制器。其與MCU的連接方式可采用具有工業標準的串行總線SPI或靈活的并行接口。SPI接口數據速率可達14 Mb／s、并行接口速率可達140 Mb／s。ENC424J600滿足10 basc-TX全雙工、半雙工模式、100base-TX全雙工、半雙工模式，4種模式均符合IEEE802．3協議。芯片內置PHY物理層及MAC媒體訪問控制層。引擎具有RSA、DiffieHelman、AES、MD5、和SHA-1算法。芯片具有44引腳TQFP和QFN兩種封裝形式。該芯片另一個突出特點是具有24 KB的SRAM Buffer，基本不需要外接SRAM。芯片SRAM Buffer的分配如圖1所示。

SRAM Buffer被分為兩個區域，一般將General Purpose Buffer設為發送區，RX FIFO Burfer設為接收區，通過指針ERXST區分兩個區域，通常將接收區設置較大以防止接收幀溢出。