基于ARM的嵌入式網(wǎng)絡接口控制器設計

　　１　前言

　　以太網(wǎng)作為目前應用最為廣泛的局域網(wǎng)技術，在工業(yè)自動化和過程控制領域得到了越來越的應用。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)在信息層大都采用以太網(wǎng)，而在控制層和設備層一般采用不同的現(xiàn)場總線或其他專用網(wǎng)絡。目前，隨著工業(yè)以太網(wǎng)技術的發(fā)展，以太網(wǎng)已經(jīng)滲透到了控制層和設備層。基于以太網(wǎng)的控制網(wǎng)絡最典型的應用形式是Ｅｔｈｅｒｎｅｔ＋ＩＣＰ／ＩＰ，它的底層是Ｅｔｈｅｒｎｅｔ，網(wǎng)絡層和傳輸層采用國際公認的標準ＴＣＰ／ＩＰ．然而大量的工業(yè)現(xiàn)場設備，如數(shù)控機床、機械手等設備，這些設備最常用的通訊方式為ＲＳ－２３２／４８５／４２２串行接口，不具備網(wǎng)絡接口，以至無法直接接到以太網(wǎng)。

　　隨著半導體產(chǎn)業(yè)和集成電路技術的發(fā)展，以微控制器／微處理為硬件核心的嵌入式系統(tǒng)得到迅速發(fā)展，并在無線通訊、網(wǎng)絡設備、工業(yè)控制等領域得到廣泛應用。本文選用基于ＡＲＭ９和ａｒｍｌｉｎｕｘ開發(fā)嵌入式網(wǎng)絡接口控制器，實現(xiàn)串行口數(shù)據(jù)與以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的相互轉換，通過這種方式，可以使傳統(tǒng)串口設備成為具有網(wǎng)絡接口的設備，直接接入工業(yè)以太網(wǎng)。

　?。病∏度胧?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/網(wǎng)絡接口控制器">網(wǎng)絡接口控制器工作原理

　　嵌入式網(wǎng)絡接口器選用ＤＭ９０００Ｅ芯片作以太網(wǎng)控制器，來完成與上級以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換，采用３２位微處理器ｓ３ｃ２４１０和嵌入式Ｌｉｎｕｘ進行協(xié)議實現(xiàn)和數(shù)據(jù)處理，然后將處理過的數(shù)據(jù)下傳給底層設備終端；把從底層終端設備接收的數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)處理和協(xié)議實現(xiàn)，通過ＤＭ９００Ｅ傳輸?shù)剑桑睿簦澹颍睿澹羯?。工作原理如１所?/P>

　?。场∏度胧?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/網(wǎng)絡接口控制器">網(wǎng)絡接口控制器硬件平臺

　　嵌入式網(wǎng)絡接口控制器硬件平臺的整體連接框圖如圖?。病∷?。本文選用基于ＡＲＭ９內核ＡＲＭ９ＴＤＭＩ的３２位微處理器ｓ３ｃ２４１０作為主控芯片。Ｓ３Ｃ２４１０處理器是Ｓａｍｓｕｎｇ公司基于ＡＲＭ公司的ＡＲＭ９２０Ｔ處理器核，采用０．１８ｕｍ制造工藝的３２位微控制器。該處理器擁有：獨立的１６ＫＢ指令Ｃａｃｈｅ和１６ＫＢ數(shù)據(jù)Ｃａｃｈｅ，ＭＭＵ，支持ＴＦＴ的ＬＣＤ控制器，ＮＡＮＤ閃存控制器，３路ＵＡＲＴ，４路ＤＭＡ，４路帶ＰＷＭ的Ｔｉｍｅｒ　，Ｉ／Ｏ口，ＲＴＣ，８路１０位ＡＤＣ，Ｔｏｕｃｈ?。樱悖颍澹澹罱涌?，ＩＩＣ－ＢＵＳ　接口，ＩＩＳ－ＢＵＳ　接口，２個ＵＳＢ主機，１個ＵＳＢ設備，ＳＤ主機和ＭＭＣ接口，２路ＳＰＩ。Ｓ３Ｃ２４１０處理器最高可運行在２０３ＭＨｚ。本系統(tǒng)的ＦＬＡＳＨ存儲器選ＩＮＴＥＬ公司的２８Ｆ１２８，ＳＤＲＡＭ芯片選用兩片ＨＹ５７Ｖ５６１６２０構成３２位的存儲器系統(tǒng)．

　　以太網(wǎng)控制器芯片選擇ＤＭ９０００，它是完全綜合的、成本較低的單一快速，具有通用的處理器接口，１０／１００Ｍ自適應，以及４Ｋ雙字節(jié)靜態(tài)存取存儲器。它被設計為低功耗、高處理性能，支持３．３Ｖ到５Ｖ的容差。ＤＭ９０００提供一個ＭＩＩ接口來連接ＨＰＮＡ設備或者其他支持ＭＩＩ接口的收發(fā)器，并支持８位、１６位、３２位的接口來適應不同的處理器對內部存儲器的訪問，它支持ＩＥＥＥ８０２．３ｕ規(guī)格，還支持ＩＥＥＥ?。福埃玻常p工流控制。在ＤＭ９０００和ＲＪ４５接口之間需要用漢仁電子有限公司的網(wǎng)絡隔離變壓器ＨＲ６０１６２７來連接，網(wǎng)絡隔離變壓器起信號傳輸、阻抗匹配、波形修復、雜波抑制以及高電壓隔離等作用，以保護系統(tǒng)的安全。

　　圖１嵌入式網(wǎng)絡接口控制器工作原理

　　圖?。睬度胧骄W(wǎng)絡接口控制器硬件框

　　４　嵌入式操作系統(tǒng)的選擇

　　本系統(tǒng)的設計，網(wǎng)卡驅動和ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議的實現(xiàn)是重點，選擇嵌入式Ｌｉｎｕｘ，它已經(jīng)嵌入了ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議棧，使ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議得以實現(xiàn)。嵌入式Ｌｉｎｕｘ系統(tǒng)支持多種類型的網(wǎng)卡如各種ｌＯＭ／ｌＯＯＭ，１０００Ｍ　的Ｅｔｈｅｍｅｔ網(wǎng)卡等。對于　ＤＭ９０００Ｅ以太網(wǎng)控制器，嵌入式Ｌｉｎｕｘ已經(jīng)提供了很好的支持，移植過程中只需要修改源代碼和配置相應模塊即可實現(xiàn)對網(wǎng)絡的支持。