單片機在手持式RFID讀寫器中的網絡接口設計

　　RFID 技術目前廣泛應用于身份識別、防偽應用、供應鏈應用、公共交通管理、物流管理、生產線自動化與過程控制、容器識別等領域。由于手持式RFID讀寫器的存儲器容量有限，保存在讀寫器中的數據可以通過USB 等接口傳送到計算機中進行處理，但為更方便快捷地將讀寫器中的數據傳送到遠程的計算機系統中，將便攜設備網絡化是解決上述問題的有效途徑之一。但目前的手持式RIFD 讀寫器并不具備與互聯網進行網絡連接的網絡接口。另外，手持式RFID 讀寫器是通過內部所裝有的電池進行供電，所以降低其工作功耗也是主要問題之一。而MSP430F149 單片機是一款16 位超低功耗的處理芯片，它將多個不同功能的模擬電路，數字電路模塊集成于一身，適合應用與需要電池供電的便攜式儀器儀表中。

　　因此，本文主要介紹手持式RFID 讀寫器中MSP430F149單片機與以太網控制器RTL8139 接口的硬件設計的方法，以及相應的硬件設備驅動程序的設計和TCP /IP 協議棧的處理方法。

　　1 網絡接口硬件結構。

　　1. 1 網絡接口

　　手持式RFID 讀寫器是便攜式射頻識別系統的主要設備，其網絡接口主要由MSP430 單片機與以太網控制器RTL8139 塊等組成。其網絡接口硬件結構如圖1 所示。

圖1 網絡接口框圖

　　根據便攜設備的低功耗要求，MSP430 單片機采用MSP430F149,具有超低功耗、強大處理能力、豐富片上外圍模塊及多種存儲器形式等功能，其中有2 個具有中斷功能的8 位并行端口P1與P2和4 個8 位的通用并行端口P3、P4、P5與P6,可以滿足和以太網控制器的接口，而且能夠實現RFID 讀寫器的其他接口功能。

　　隔離變壓器選用PM34 - 1006M10 /100 /1000M 變壓器。采用RTL8139 以太網控制器作為網絡接口。

　　由于RTL8139 是PCI 總線接口，不能直接與8 位的MCU 接口，需要一個PCI 接口進行轉接。單片機在進行外部存儲器操作時采用的信號有P0口、P2口、ALE以及RD 和WR 信號。其中，P0口為地址（ 低8 位） /數據復用，P2口為高8 位地址信號； ALE 為地址鎖存信號，為高電平時將P0口的值鎖存到低8 位數據線上； RD 和WR 為讀寫有效信號，低電平有效。因此，PCI 接口實際上是起到一個從單片機讀寫時序到32位PCI 讀寫時序轉換的作用。

　　1. 2 RTL8139 的結構及編程接口

　　RTL8139 是臺灣Realtek 公司生產的一種高度集成的全面支持IEEE802. 3 標準的以太網控制器芯片，支持微軟的PnP 規范。利用雙絞線可以和全雙工網絡交換機相連接，能夠同時接收和發送數據。支持UTP（ Unshielded Twisted Paired） ,AUI（ Attachment UnitInterface） 自動偵測。支持IO 地址全解碼模式。其主要特性如下：

　　（ 1 ） 符合Ethernet Ⅱ 和IEEE802. 3 （ 10Base5,10Base2,10BaseT） 標準。

　　（ 2） 支持跳線和免跳線兩種工作方式。

　　（ 3） 全雙工，收發可同時達到100 Mbit·s - 1 的速率。

　　（ 4） 支持32 位數據PCI 總線。

　　（ 5） 允許3 個診斷LED 可編程輸出。

　　（ 6） 128 腳LQFP 封裝，縮小了PCB 尺寸。

　　如圖2 所示，RTL8139 內部已經包含有整個網絡接口層的協議，因此應用起來較簡單。用戶不必考慮鏈路控制問題，而只需考慮單片機如何從RTL8139 中去讀TCP /IP 協議的數據即可。

圖2 RTL8139AS 內部結構圖

　　PCI 總線信號有3. 3 V 標準和5 V 標準，信號線眾多，但并不是所有的PCI 設備都使用全部的PCI 接口信號，實際只使用需要的即可。RTL8139AS 以太網控制器遵循3 V 標準，并且只使用了PCI 總線信號中的以下部分： AD[31: 0]為數據信號復用總線。