基于C8051 F340嵌入式以太网控制器的设计

来源:用户上传      作者: 陈姣姣

　　摘 要:本文提出了基于C8051 F340和CP2200的以太网控制器的设计,分别介绍了C8051 F340和CP2200的功能,通过硬件电路以及软件设计,通过测试实现了以太网通讯功能。
　　关键词:以太网 C8051 F340 CP2200 网络连接
　　中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(a)-0021-01
　　本文采用由美国Silicon Laboratories公司设计并生产的C8051f340主控芯片以及以太网控制芯片CP2200,该方案可以简单地实现以太网功能。由于只采用2片芯片,并且控制芯片是8位机,较采用32位机的传统方案成本更低。
　　
　　1 硬件设计
　　C8051F系列MCU系统控制器内核CIP-51微处理器与MCS-5 1TM指令集完全兼容。该内核采用流水线结构,与标准的8051结构相比指令执行速度有很大的提高,其70%的指令的执行时间为1或2个系统时钟周期。在本文的嵌入式系统中,所采用的C8051F340单片机有64kB的Flash,具有40个数字I/O引脚(5个8位口),当系统时钟频率为48MHz时,其峰值运算速度可达48MIPS,这为在该系统上设计和实现比较复杂的TCP/IP协议栈提供了有利条件。
　　CP2200是集成了IEEE 802.3以太网媒体访问控制器(MAC)、10Base-T物理层(PHY)和8KB非易失性FLASH存储器的单芯片以太网控制器;可以为具有11个以上端口I/O引脚的任何微控制器或主处理器增加以太网通信功能;8位并行总线接口支持Intel和Motorola总线方式,可以使用复用或非复用方式寻址;是目前体积最小的单芯片以太网控制器。
　　本文采用CP2200非复用Intel总线方式连接电路。将地址总线端口A[0～7]、数据总线端口D[0～7]分别接F340的管脚P2.0～P2.7和P4.0～P4.7,F340通过这两条总线对CP2200进行寻址和数据收发。INT和CS和分别接F340的管脚P0.7和P3.7;单片机通过管脚P0.7控制CP2200的工作启能,而CP2200通过管脚P3.7给单片机发出中断请求信号。
　　
　　2 软件设计
　　系统的软件设计主要包括系统的初始化和建立网络连接两大部分。
　　2.1 系统的初始化
　　系统初始化主要包括微控制器MCU初始化、TCP/IP初始化、以太网控制器初始化。MCU的初始化包括关闭看门狗定时器,系统时钟,定时器,端口及串口的初始化;CP/IP初始化包括一些重要变量的初始化;TCP/IP初始化重要涉及TCP/IP中的一些协议;以太网控制器初始化针对以太网控制器的复位,物理层PHY、媒体访问控制器MAC的初始化等。图1为系统初始化模块结构图。
　　2.2 网络连接
　　主处理器通过以太网控制器CP2200的主机接口完成数据的收发工作。主处理器向以太网发送数据时,首先主机接口把数据包传到CP2200的发送缓冲区,然后发出发送指令。
　　网络的连接主要由CP2200负责完成,若要发送10个以太网帧数据包,必须要查询上一包数据传输状态,若正在进行,则等待至发送结束后方可发送;若已发送完毕则立即进行下一包数据发送。等待前一个以太网包发送完毕,TXBUSY==0X00;设置发送缓冲区指针TXSTARTH=0X00,TXSTARTL=0X00;若最后一个包被抛弃,用随机存储器访问的方法将该包装载入发送缓冲区;若最后一个包被成功发送,则可以用Auto Write接口将该包装载入发送缓冲区;重新设置发送缓冲区指针TXSTARTH=0X00,TXSTARTL=0X00;向TXGO(TXCN.0)写1来启动发送数据包。图2为通讯流程图。
　　
　　3 系统连接测试
　　按设计的硬件连接图将C8051F340与CP2200连接好,在IDE环境下对软件编程文件进行编译、下载、运行,将PC机的IP地址设置为“192.168.0.80”后在IE浏览器的地址栏中输入“192.168.0.10”就可看到一个简单的网页。
　　
　　4 结语
　　本文基于C8051F340和CP2200以太网控制器的设计,可以运用于例如电力系统远程监测等国民生产生活领域,具有广阔的发展前景。
　　
　　参考文献
　　[1] 刘宝祥.基于DSP的新型以太网控制器的应用[J].吉林大学学报:信息科学版,2009(3):205～209.
　　[2] 赵苍荣,周孟然.基于C8051F嵌入式以太网控制器的设计[J].低压电器,2010(24).

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