嵌入式网络控制器CS6208及其应用

摘要：CS6208是Myson Century公司推出的专门用于网络控制和传输的芯片，它基于8051体系结构硬件平台的支撑，使用Keil 51编译环境，处理速度与8051系列单片机相比有很大的提高，支持IEEE 802.37线ＥＮＤＥＣ接口以及TCP/IP、ARP、UDP等协议，并且集成有４周期的8051和一个以太网接口。由于它把TCP/IP协议栈函数已封装起来，因此，用户只需调用它的API函数即可完成 *** 作。文章介绍了CS6208的原理、特点和引脚功能，给出了CS6208的一种典型应用设计电路。

１ 概述

ＣＳ６２０８是Ｍｙｓｏｎ Ｃｅｎｔｕｒｙ公司最新推出的嵌入式网络微控制器，尤其适用于一些网络控制和传输的场合。该器件基于８０５１体系结构硬件平台的支撑，使用Ｋｅｉｌ ５１编译环境?并且处理速度比８０５１系列单片机有很大的提高。通常８０５１单片机中的１２个时钟周期可组成一个机器周期，而在ＣＳ６２０８中只需要４个时钟周期，因此在相同的时钟周期下，ＣＳ６２０８的处理速度是５１系列单片机的３倍。ＣＳ６２０８将ＴＣＰ／ＩＰ协议栈的底层函数标准化，并把它封装成ＡＰＩ函数。这样，原来用户要编写ＴＣＰ／ＩＰ协议代码才能解决的问题现在只需调用ＡＰＩ函数即可解决，因而大大缩短了产品的开发周期；ＣＳ６２０８内部集成了４周期的８０５１和一个以太网控制器，并配备有标准１０ＭＨｚ以太网接口（包括ＭＡＣ和ＰＨＹ），同时支持ＡＲＰ、ＩＣＭＰ、ＩＰ、ＵＤＰ、ＴＣＰ、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ、ＨＴＴＰ等常用协议，应用技术门槛极低，用户无需自己开发ＴＣＰ／ＩＰ等核心协议程序，特别适合传统行业的产品改造和升级，而且极其方便；ＣＳ６２０８把原来需要单片机和ＭＡＣ控制器两个芯片才能解决的网络接入问题集成到了一起，从而大大降低了产品的成本；此外，它的节能机制更加科学高效，ＣＰＵ核仅工作在１．８Ｖ。系统工作在６０ＭＨｚ时，如果输入电压为５Ｖ，典型电流值为２５８ｍＡ在节能模式下仅为１２８ｍＡ。

图1

２　引脚功能及芯片主要特点

２．１ 引脚功能

图１所示是ＣＳ６２０８的引脚排列。

２．２ 主要特点

ＣＳ６２０８内部的功能模块组成框图如图２所示。其主要特点如下：

●ＣＰＵ

基于８０５１体系结构的硬件平台，它的时钟在内部可编程，系统最高可工作在６０ＭＨｚ。

●存储器结构

片内有６５ｋ字节ＲＯＭ和３２ｋ字节的ＲＡＭ存储器，外部最多可以扩展到９８ｋ字节数据存储器和１３１ｋ字节程序存储器。

●串口和计数器

全双工的通用串口和计数器，与８０５１单片机相类似，同时，该芯片内部还集成有看门狗电路，而且其串口具有增强的自动地址识别和帧检错功能。

●中断

具有８个中断源和３个中断优先级。

●网络接口

集成有１０／１００ＭＨｚ以太网控制器和ＩＥＥＥ ８０２．３ ７线ＥＮＤＥＣ接口?内部有发送缓冲区和接收缓冲区，通过硬件能够自动计算各类网络协议栈中的校验和。

●Ｉ／Ｏ

带有４个８位数字双向通用Ｉ／Ｏ，它们具有超强驱动能力以及３．３Ｖ和５Ｖ的输入输出能力。

●协议

编制的应用程序可以访问ＴＣＰ／ＩＰ网络协议栈，同时支持ＡＲＰ、ＩＣＭＰ、ＩＰ、ＵＤＰ、ＴＣＰ、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ、ＨＴＴＰ等常用协议和软件，用户也可根据需要增加自己的协议。

●Ａ／Ｄ

内含四通道７位模数转换器。

●电源管理

具有可编程的自动监测掉电和复位模式，ＣＰＵ核工作在１．８Ｖ。

３ 工作原理

ＣＳ６２０８物理层支持以太网接口和ＲＳ２３２串口的点到点协议。在ＣＳ６２０８中，每一个以太网的发送缓冲区是１．５ｋ字节，其接收缓冲区也经常使用的，因为数据有时是以猝发形式收到的，因此，当收到数据时，就把收到的数据放到这个缓冲区中，然后由数据链路层直接从该缓冲区取走数据。链路层通常包括 *** 作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡，它们将一起处理与电缆的物理接口细节数据，其缓冲区可用来暂时存储要发送或接收的数据帧。网络层则处理分组在网络中的活动，比如分组的选路等。传输层可为两台主机的应用程序提供端到端的通信。在ＴＣＰ／ＩＰ协议族中有两个互不相同的协议ＴＣＰ和ＵＤＰ；其中ＴＣＰ为两台主机提供可靠的数据通信，而ＵＤＰ则提供一种简单的服务。对于ＴＣＰ发送过程而言，应用程序把数据先写到缓冲区中，再写到ＴＣＰ的发送缓冲区，然后写到数据链路层的缓冲区，最后再通过以太网发送缓冲区到网络上。ＴＣＰ的接收数据过程与此类似，每一个ＴＣＰ套节字的接收缓冲区是可选的，如果应用程序要使用这个接收缓冲区，那么传输过来的数据就先写到这个缓冲区中，之后再从这里取走，如果没有这个接收缓冲区，接收来的数据就会直接送给应用程序。在这种情况下，对于ＵＤＰ来说，其过程还相对简单，应用程序只要把缓冲区中的数据送到数据链路层缓冲区中，然后通过以太网发出去即可，而应用层则要负责处理特定的应用程序细节，这就要求每一个应用程序都有自己的缓冲区，这在一些标准的ＴＣＰ应用程序（如ＰＯＰ３、ＳＭＴＰ、ＨＴＴＰ、ＦＴＰ）中是很常见的。具体的数据处理过程见图３所示，图中箭头所指是数据的流向。

４　ＣＳ６２０８的应用

ＣＳ６２０８特别适用于网络传输，尤其是在接入到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ时，可以非常方便地用于社区安全管理、监控、家居安全、小型仪器设备的网络化升级和信息家电等。原来需要专门工具、软件，且需花费很长的研发时间才能实现的远程管理和控制，现在使用普通ＩＥ或者ＮｅｔＳｃａｐｅ等常用浏览器软件，通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ即可实现远程访问和控制，因而是信息家电等设备Ｉｎ-ｔｅｒｎｅｔ化升级换代的有力工具。它的处理速度能够达到一般网络接入的要求，由于ＣＳ６２０８支持ＡＲＰ、ＩＣＭＰ、ＩＰ、ＵＤＰ、ＴＣＰ、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ、ＨＴＴＰ等常用协议，且应用技术门槛极低，因而无需用户自己开发ＴＣＰ／ＩＰ等核心软件，特别适合传统行业的产品改造和升级；同时它也可以实现ＲＳ２３２到以太网口的传输，以使数据轻松接入网络。ＣＳ６２０８的外部数据输入端可以是ＳＲＡＭ或者ＦＩＦＯ接口，数据经处理后直接发送至局域网或者连接到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ用户，而且ＣＳ６２０８的双向通用串口和两个Ｉ２Ｃ总线接口可以方便地扩展使用。图４是笔者用ＣＳ６２０８设计的网络摄像机系统的网络收发服务器子系统（图像压缩模块图中未画）。在该系统中，ＣＳ６２０８作为服务器，压缩系统模块不断地把图像数据写到ＦＩＦＯ中，ＣＳ６２０８则不断从ＦＩＦＯ中读取数据并进行处理，然后通过网络发送到局域网或因特网上。图中的ＥＥＰＲＯＭ是用来存储ＣＳ６２０８程序的，串口ＥＥＰＲＯＭ通过Ｉ２Ｃ总线来配置服务器的ＩＰ地址、ＭＡＣ地址、子网掩码、网关等信息，主机可以选择直接通过左侧串口对ＣＳ６２０８服务器进行控制，从而大大方便用户的使用。实际使用证明：该系统工作非常稳定可靠，具有较高的数据吞吐量。