MC9S12NE64型單片機的嵌入式以太網連接

摘要：本文分析基于單片機的以太網連接方案，介紹MC9S12NE64型16位單片機的特性及其最小系統的硬件設計，給出MC9S12NE64的初始化過程、主程序和TCP／IP協議棧實現的思想。

1 引言

　　隨著互聯網的出現和以太網的迅速發展，基于以太網的設備控制越來越多，發展也越來越快。目前，以太網(EtImmet)已經廣泛地應用于各種計算機網絡，通過以太網及TCP／IP協議棧可以使不同的網絡設備實現互連、交換數據。

　　用以太網實現嵌入式系統的網絡連接有多種方案。傳統的多器件以太網連接方案是通過MCU擴展以太網控制器來實現的，必要時還需要擴展外部RAM和 ROM。雖然這種方案應用起來不是很困難，但所用外部元件數量較多，系統開銷較大。穩定性不高。為了解決傳統方案的不足，本文討論以集成以太網MAC層和物理層的16位單片機MC9S12NE64來實現單器件以太網連接。與多器件方案相比．單器件連接方案具有所用外部元件少、系統開銷小、穩定性高、設計時間短等一系列優點。

2 MC9S12NE64簡介

　　MC9S12NE64是Freescale公司生產的基于HCSl2 CPU內核的16位單片機，利用它可以方便地實現單器件以太網連接，構成一個完整的終端節點。MC9S12NE64的內部功能模塊框圖如圖1所示，主要特性如下：

　　采用高性能16位HCSl2CPU內核，3．3V下工作頻率可達25MHz或10MIPS，具有優化的C語言體系結構，可以生成十分簡潔的代碼。

　　帶有片上調試接口，可以進行實時在線仿真和調試，而無需仿真器。

集成了64KB的nash內存和8KB的靜態RAM，能夠滿足大多數的應用場合。如果需要還可進行外部擴展。

集成了10／100Mbps以太網媒介訪問控制器(EMAC)，內置標準的媒介獨立接口(MII)，可以實現地址識別及過濾、以太類型過濾，支持半雙工和全雙工通信，具有和8KB RAM共用可配置的EMAC緩沖區，包括一個發送緩沖區和兩個接收緩沖區，MC9S12NE64的RAM以2倍于CPU的速度運行，使得CPU和EMAC 緩沖區可以交叉存取數據。

集成了10／100Mbps以太網物理層(EPHY)，支持自動協商模式，支持半雙工和全雙工的通信。并具有自診斷功能。

帶有8通道10位模數轉換器fADC)、4通道16位定時器、2個串行通信接口(SCI)，1個高速串行外設接口(SPI)、1個具有256種時鐘速度選項的I2C接口，具備使用鎖相回路的時鐘及復位發生器(CRG)模塊，有多達70個通用I／O口。具有80引腳TQFP-EP和112引腳LQFP兩種封裝。