基于嵌入式系统的以太网控制器设计

引言

　　目前，随着计算机技术、通信技术得飞速发展，使得使得我们通过计算机进行网络互连的同时，许多领域的嵌入式设备如工业控制、数据采集、数控机床和智能仪表等也有接入网络的需求。伴随着信息家电出现，嵌入式设备的网络化必将拥有更广阔的发展前途。在这个过程里，首先要解决的问题使嵌入式设备如何实现网络互连。

　　基于以太网技术的网络化控制系统NCS（NetworkedControl System）是继现场总线控制了当前通信技术中的以太网及网络技术，很好地统一了底层的控制网络协议，建立了良好的兼容接口，因此成为了当前及后工业控制领域应用和研究的热点。随着以高性能嵌入式微处理器和嵌入式 *** 作系统为核心的嵌入式技术的发展与推广使用，网络节点在性能、成本、功耗和体积等方面都达到了令人满意的效果，并对NCS 结构和应用产生了很大的影响。

　　本文主要基于S3C44B0X+uClinux 系统平台开发出嵌入式以太网控制器，该方案和其它设计比较具有高性能、低功耗、软硬件易扩展特点，是当前及今后工业以太网控制器的理想选择方案。

　　1 嵌入式以太网控制器硬件设计

　　本文主要基于S3C44B0X+RTL8019AS 系统硬件平台开发出嵌入式以太网控制器硬件平台。

　　图1 为嵌入式以太网控制器硬件设计原理图。嵌入式以太网控制器的硬件设计主要有S3C44B0X 微处理器、以太网模块、存储器模块、串口驱动模块、电源模块、复位和时钟和JTAG 接口7 部分。

 

　　1.1 S3C44B0X 处理器

　　1.2 以太网模块

　　RTL8019AS 是高度集成以太网控制器，它能够简单的解答即插即用NE2000 兼容适配器，这种适配器具有二重和功率下降特性。

　　RTL8019AS 以太网控制器共有32 个输入地址，对应地址偏移量为00h～1Fh，现分别说明如下：

　　（1）00 h～0 Fh 的16 个地址，为寄存器地址。

　　（2）10 h～17 h 的8 个地址，为数据读写端口地址。

　　（3）18 h～1 Fh 的8 个地址，为复位端口。

　　2 嵌入式以太网控制器软件设计

　　系统软件平台设计主要使用C语言和ARM汇编语言。系统软件平台设计主要包括3个方面：启动引导程序Bootloader；建立μCLinux *** 作系统的开发环境；以太网模块驱动程序的实现。

　　2.1 启动引导程序Bootloader

　　引导程序Bootloader是在 *** 作系统运行之前执行的一段程序。它主要实现的功能包括：初始化CPU 运行的时钟频率；初始化Flash 和内存的数据宽度，读写访问周期和刷新周期；初始化中断系统；初始化系统中各种片内、片外设备和I/O 端口；初始化系统各种运行模式下的寄存器和堆栈；加载和引导μCLinux *** 作系统。

　　2.2 建立μCLinux *** 作系统的开发环境

　　μCLinux *** 作系统沿袭了传统Linux *** 作系统的主要特性，包括稳定、强大的网络和文件系统支持。建立μCLinux *** 作系统的开发环境主要包括3 个步骤：建立μCLinux *** 作系统的交叉编译环境、μCLinux *** 作系统的编译和μCLinux *** 作系统的加载。