基于DM9000A的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計(jì)

摘要：為了實(shí)現(xiàn)嵌入式以太網(wǎng)通信，使用以太網(wǎng)控制芯片DM9000A和單片機(jī)MSP430F5529，組成了嵌入式以太網(wǎng)接口，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信，其中單片機(jī)完成自身以及以太網(wǎng)控制芯片的初始化、數(shù)據(jù)的封包和收發(fā)控制，而DM9000A芯片負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成框圖和硬件設(shè)計(jì)，給出了實(shí)際的接口電路，重點(diǎn)描述了單片機(jī)和DM9000A芯片之間的軟件接口程序設(shè)計(jì)，并給出了網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的應(yīng)用方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)體積小、接口簡(jiǎn)單、速度快、功耗低，具有很高的推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞：以太網(wǎng)通信；單片機(jī)；DM9000A；MSP430F5529

隨著嵌入式技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及以太網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，以太網(wǎng)接口在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，網(wǎng)絡(luò)化成為未來(lái)設(shè)備發(fā)展的一個(gè)重要方向，各種嵌入式設(shè)備已經(jīng)成功滲透到各個(gè)領(lǐng)域，并逐漸朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向發(fā)展。以太網(wǎng)以其在實(shí)時(shí)性、可靠性、標(biāo)準(zhǔn)化等方面的卓越性能及其便于安裝、維護(hù)簡(jiǎn)單、不受通信距離限制等優(yōu)點(diǎn)，已發(fā)展成為一種成熟的技術(shù)。本文以MSP430F5529單片機(jī)和以太網(wǎng)控制器DM9000A為硬件組成，通過(guò)軟件編程，和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)了UDP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信。

1 硬件設(shè)計(jì)
DM9000A是DAVICOM公司推出的一款高速以太網(wǎng)接口芯片，是完全集成的和符合成本效益單芯片快速以太網(wǎng)MAC控制器，其被設(shè)計(jì)為低功耗、高處理性能，而其操作又非常簡(jiǎn)單，具有通用的處理器接口，可以與多種處理器直接連接，數(shù)據(jù)總線寬度可設(shè)置為8 b和16 b，支持3．3 V和5 V電源模式。
MSP430F5529單片機(jī)是TI公司的一款超低功耗單片機(jī)。該芯片采用低功耗設(shè)計(jì)，具有五種低功耗模式，從低功耗模式到喚醒模式的轉(zhuǎn)換時(shí)間小于6μs，其獨(dú)特的時(shí)鐘設(shè)計(jì)，每個(gè)時(shí)鐘都可以打開(kāi)或關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整體功耗的控制。供電電壓范圍為1．8～3．6 V，具有強(qiáng)大的中斷功能，集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)和較多的I／O端口，提高了對(duì)外圍設(shè)備的開(kāi)發(fā)能力。
在本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)MSP430F5529控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，以太網(wǎng)控制器DM9000A實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牡蛯庸δ?。單片機(jī)完成對(duì)DM9000A的初始化，并將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)按協(xié)議要求進(jìn)行以太網(wǎng)幀封裝，發(fā)送給DM9000A；以中斷的方式接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，對(duì)有用數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。DM9000A接收從單片機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過(guò)RJ45傳送到遠(yuǎn)程主機(jī)，并通過(guò)RJ45接收從遠(yuǎn)程主機(jī)發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)初步解析后保存在緩存中，然后向單片機(jī)發(fā)出中斷信號(hào)，由單片機(jī)來(lái)完成對(duì)數(shù)據(jù)的讀取。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

系統(tǒng)中單片機(jī)和以太網(wǎng)控制器都采用3．3 V來(lái)供電。單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控芯片，和DM9000A之間采用8 b模式(將EECS腳接一個(gè)10 kΩ的上拉電阻)，使用P6端口和DM9000A的數(shù)據(jù)端口相連接，傳輸數(shù)據(jù)或地址數(shù)據(jù)，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換；P1．0腳和CMD相連，為高時(shí)為數(shù)據(jù)讀／寫操作，為低時(shí)為地址讀／寫操作；P1．1腳和INT腳相連，作為單片機(jī)的數(shù)據(jù)讀取中斷信號(hào)；P1．2，P1．3腳分別和IOR腳、IOW腳相連，用于控制讀或?qū)懖僮?，低電平有效，即在信?hào)的上升沿進(jìn)行讀(IOR)寫(IOW)操作；P1．4腳和CS腳相連，作為DM9000A的片選信號(hào)。