單片機在手持式RFID讀寫器中的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計

　　RFID 技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于身份識別、防偽應(yīng)用、供應(yīng)鏈應(yīng)用、公共交通管理、物流管理、生產(chǎn)線自動化與過程控制、容器識別等領(lǐng)域。由于手持式RFID讀寫器的存儲器容量有限，保存在讀寫器中的數(shù)據(jù)可以通過USB 等接口傳送到計算機中進行處理，但為更方便快捷地將讀寫器中的數(shù)據(jù)傳送到遠程的計算機系統(tǒng)中，將便攜設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化是解決上述問題的有效途徑之一。但目前的手持式RIFD 讀寫器并不具備與互聯(lián)網(wǎng)進行網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)接口。另外，手持式RFID 讀寫器是通過內(nèi)部所裝有的電池進行供電，所以降低其工作功耗也是主要問題之一。而MSP430F149 單片機是一款16 位超低功耗的處理芯片，它將多個不同功能的模擬電路，數(shù)字電路模塊集成于一身，適合應(yīng)用與需要電池供電的便攜式儀器儀表中。

　　因此，本文主要介紹手持式RFID 讀寫器中MSP430F149單片機與以太網(wǎng)控制器RTL8139 接口的硬件設(shè)計的方法，以及相應(yīng)的硬件設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計和TCP /IP 協(xié)議棧的處理方法。

　　1 網(wǎng)絡(luò)接口硬件結(jié)構(gòu)。

　　1. 1 網(wǎng)絡(luò)接口

　　手持式RFID 讀寫器是便攜式射頻識別系統(tǒng)的主要設(shè)備，其網(wǎng)絡(luò)接口主要由MSP430 單片機與以太網(wǎng)控制器RTL8139 塊等組成。其網(wǎng)絡(luò)接口硬件結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)接口框圖

　　根據(jù)便攜設(shè)備的低功耗要求，MSP430 單片機采用MSP430F149,具有超低功耗、強大處理能力、豐富片上外圍模塊及多種存儲器形式等功能，其中有2 個具有中斷功能的8 位并行端口P1與P2和4 個8 位的通用并行端口P3、P4、P5與P6,可以滿足和以太網(wǎng)控制器的接口，而且能夠?qū)崿F(xiàn)RFID 讀寫器的其他接口功能。

　　隔離變壓器選用PM34 - 1006M10 /100 /1000M 變壓器。采用RTL8139 以太網(wǎng)控制器作為網(wǎng)絡(luò)接口。

　　由于RTL8139 是PCI 總線接口，不能直接與8 位的MCU 接口，需要一個PCI 接口進行轉(zhuǎn)接。單片機在進行外部存儲器操作時采用的信號有P0口、P2口、ALE以及RD 和WR 信號。其中，P0口為地址（ 低8 位） /數(shù)據(jù)復(fù)用，P2口為高8 位地址信號； ALE 為地址鎖存信號，為高電平時將P0口的值鎖存到低8 位數(shù)據(jù)線上； RD 和WR 為讀寫有效信號，低電平有效。因此，PCI 接口實際上是起到一個從單片機讀寫時序到32位PCI 讀寫時序轉(zhuǎn)換的作用。

　　1. 2 RTL8139 的結(jié)構(gòu)及編程接口

　　RTL8139 是臺灣Realtek 公司生產(chǎn)的一種高度集成的全面支持IEEE802. 3 標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)控制器芯片，支持微軟的PnP 規(guī)范。利用雙絞線可以和全雙工網(wǎng)絡(luò)交換機相連接，能夠同時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。支持UTP（ Unshielded Twisted Paired） ,AUI（ Attachment UnitInterface） 自動偵測。支持IO 地址全解碼模式。其主要特性如下：

　?。?1 ） 符合Ethernet Ⅱ 和IEEE802. 3 （ 10Base5,10Base2,10BaseT） 標(biāo)準(zhǔn)。

　?。?2） 支持跳線和免跳線兩種工作方式。

　?。?3） 全雙工，收發(fā)可同時達到100 Mbit·s - 1 的速率。

　?。?4） 支持32 位數(shù)據(jù)PCI 總線。

　?。?5） 允許3 個診斷LED 可編程輸出。

　?。?6） 128 腳LQFP 封裝，縮小了PCB 尺寸。

　　如圖2 所示，RTL8139 內(nèi)部已經(jīng)包含有整個網(wǎng)絡(luò)接口層的協(xié)議，因此應(yīng)用起來較簡單。用戶不必考慮鏈路控制問題，而只需考慮單片機如何從RTL8139 中去讀TCP /IP 協(xié)議的數(shù)據(jù)即可。

圖2 RTL8139AS 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

　　PCI 總線信號有3. 3 V 標(biāo)準(zhǔn)和5 V 標(biāo)準(zhǔn)，信號線眾多，但并不是所有的PCI 設(shè)備都使用全部的PCI 接口信號，實際只使用需要的即可。RTL8139AS 以太網(wǎng)控制器遵循3 V 標(biāo)準(zhǔn)，并且只使用了PCI 總線信號中的以下部分： AD[31: 0]為數(shù)據(jù)信號復(fù)用總線。