單芯片以太網(wǎng)瘦服務(wù)器的實現(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。本文介紹如何在開發(fā)之初，為NE64建立硬件開發(fā)平臺和軟件調(diào)試平臺，以及如何利用開放源代碼，在NE64上實現(xiàn)單芯片的以太網(wǎng)服務(wù)器。
 
關(guān)鍵詞：單片機；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，進行數(shù)據(jù)采集或者遠程控制越來越受到了行業(yè)的關(guān)注。
 
　　進行以太網(wǎng)服務(wù)器的開發(fā)時，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)計應(yīng)用的領(lǐng)域，選擇速度資源合適的控制芯片，和外擴芯片配合，達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)當然會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單片機特點
 
　　MC9S12NE64是Freescale公司在2004年推出的一款S12系列的網(wǎng)絡(luò)單片機。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)動模塊，兼容IEEE 802.3標準。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，一般網(wǎng)卡芯片使用FIFO作為緩沖區(qū)，這種設(shè)計可以最大限度的發(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。因為用于控制，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帶來了應(yīng)用上的靈活性，而節(jié)約下來的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），總線時鐘可以達到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)域取代以往的外擴芯片設(shè)計模式。
 
　　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SCI、1個SPI、1個I2C），以及一些單片機常用模塊，如定時器、振蕩器等，功能足夠強大。
 
　　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展用的幾組I/O，便于總線的擴展。
 
在線開發(fā)方法
 
　　對于新型單片機，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，同時繼承實驗室以前的積累，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，實現(xiàn)了一個以太網(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，詳細介紹如下。
 
硬件開發(fā)