單芯片以太網(wǎng)瘦服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)

　　摘要：mc9s12ne64是內(nèi)置以太網(wǎng)mac層和phy層的16位網(wǎng)絡(luò)單片機(jī)。本文介紹如何在開發(fā)之初，為ne64建立硬件開發(fā)平臺(tái)和軟件調(diào)試平臺(tái)，以及如何利用開放源代碼，在ne64上實(shí)現(xiàn)單芯片的以太網(wǎng)服務(wù)器。

　　關(guān)鍵詞：單片機(jī);嵌入式;以太網(wǎng);服務(wù)器

　　引言

　　隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的推廣，網(wǎng)絡(luò)的概念逐漸由pc向工控模塊上轉(zhuǎn)移，如何充分利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集或者遠(yuǎn)程控制越來(lái)越受到了行業(yè)的關(guān)注。

　　進(jìn)行以太網(wǎng)服務(wù)器的開發(fā)時(shí)，一般的做法是mcu或者dsp加上網(wǎng)卡芯片。這樣做可以根據(jù)設(shè)計(jì)應(yīng)用的領(lǐng)域，選擇速度資源合適的控制芯片，和外擴(kuò)芯片配合，達(dá)到功能和成本的最優(yōu)化。如果控制芯片中能夠集成以太網(wǎng)的mac層和phy層，以此開發(fā)的系統(tǒng)當(dāng)然會(huì)在靈活性方面更勝一籌。freescale公司在最近推出的網(wǎng)絡(luò)芯片mc9s12ne64便是在集成度方面的一次開拓性嘗試。

　　mc9s12ne64單片機(jī)特點(diǎn)

　　mc9s12ne64是freescale公司在2004年推出的一款s12系列的網(wǎng)絡(luò)單片機(jī)。它內(nèi)部集成了以太網(wǎng)控制模塊和以太網(wǎng)物理層驅(qū)動(dòng)模塊，兼容ieee 802.3標(biāo)準(zhǔn)。和常用的網(wǎng)卡芯片一樣，ne64的工作模式能夠設(shè)定為10mbps/100mbps全雙工/半雙工，并且擁有自適應(yīng)的功能，可以滿足不同物理環(huán)境的要求。

　　ne64芯片與一般網(wǎng)卡芯片不同的是它的以太網(wǎng)緩沖區(qū)的設(shè)計(jì)，一般網(wǎng)卡芯片使用fifo作為緩沖區(qū)，這種設(shè)計(jì)可以最大限度的發(fā)揮緩沖區(qū)的作用。ne64內(nèi)部則是使用3塊ram作為緩沖區(qū)，兩塊用于接收，一塊用于發(fā)送，而且ram大小可以用戶設(shè)定。因?yàn)橛糜诳刂?，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包一般少用到1.5kb的最大傳輸，所以這種用戶設(shè)定大小的緩沖ram帶來(lái)了應(yīng)用上的靈活性，而節(jié)約下來(lái)的ram也可以被用戶程序使用。

　　ne64的cpu是速度為50mhz的明星內(nèi)核(star core)，總線時(shí)鐘可以達(dá)到25mhz，此外它還有8kb的片內(nèi)ram和64kb的片內(nèi)flash，因此只是一塊ne64芯片，就可以在眾多中低端網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域取代以往的外擴(kuò)芯片設(shè)計(jì)模式。

　　除了以上資源以外，mc9s12ne64內(nèi)部還集成8路10位adc，各種串口(2個(gè)sci、1個(gè)spi、1個(gè)i2c)，以及一些單片機(jī)常用模塊，如定時(shí)器、振蕩器等，功能足夠強(qiáng)大。

　　ne64的封裝形式有112引腳lqfp和80引腳qfp兩種，112引腳的封裝形式引出了總線擴(kuò)展用的幾組i/o，便于總線的擴(kuò)展。

　　在線開發(fā)方法

　　對(duì)于新型單片機(jī)，最重要的是要熟知它的特性，建立開發(fā)環(huán)境，然后著手開發(fā)。筆者制作了基于ne64的硬件開發(fā)平臺(tái)，同時(shí)繼承實(shí)驗(yàn)室以前的積累，編寫了片上調(diào)試監(jiān)控程序，用于軟件調(diào)試。以此為開發(fā)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)以太網(wǎng)服務(wù)器，用于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和串口數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，詳細(xì)介紹如下。

　　硬件開發(fā)