以太網(wǎng)控制器ENC28J60及其SPI 接口技術(shù)
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所有的供電引腳(VDD、VDDOSC、VDDPLL、VDDRX、VDDTX)必須接在外部的同一個(gè)3．3V電源上；同理，所有的地(VSS、VSSOSC、VSSPLL、VSSTX)必須接在同一個(gè)外部地上。每個(gè)供電引腳和地之問應(yīng)當(dāng)接1個(gè)O．1μF的陶瓷電容去耦(電容要盡可能接近供電引腳)。
驅(qū)動(dòng)雙絞線接口需要較大的電流，所以電源線應(yīng)盡可能寬，與引腳的連接盡可能短，以降低電源線內(nèi)阻的消耗。
2.6 輸入輸出電平
ENC28J60是一個(gè)3．3 V的CMOs器件，但它設(shè)計(jì)得非常容易統(tǒng)一到5 V系統(tǒng)中去：SPI、CS、SCK，SI輸入和RESET引腳一樣，都可承受5V電壓。當(dāng)SPI和中斷輸入與3．3V驅(qū)動(dòng)的CM0S輸出不兼容時(shí)，可能需要一個(gè)單向的電平轉(zhuǎn)換器。74HCT08(四與門)，74ACTl25(四三態(tài)緩沖器)和許多具有TTL電平輸入的5VCMOS緩沖器芯片都可以提供所需的電平轉(zhuǎn)換。
2.7 LED配置
LEDA和LEDB引腳在復(fù)位時(shí)支持極性自動(dòng)檢測。既可直接驅(qū)動(dòng)LED，又可灌電流驅(qū)動(dòng)。復(fù)位時(shí)ENC28J60檢測LED的連接，并按照PHLCON寄存器的默認(rèn)設(shè)置來驅(qū)動(dòng)。運(yùn)行過程中的LED極性轉(zhuǎn)換直到下一次系統(tǒng)復(fù)位后才能被榆測到。LEDB的連接比較特殊，在復(fù)位過程中檢測它的連接，決定如何初始化PHCONl寄存器的PDPXMD位。如果LEDB直接驅(qū)動(dòng)LED，則PHCON1.PDPXMD位被清零，PHY工作在半雙工模式；如果LEDB吸收反向電流點(diǎn)亮LED，則PHCON1．PDPXMD被置位，PHY工作在全雙工模式；如果LEDB沒有連接，則PHCONl．PDPXME)復(fù)位后的值不確定。這時(shí)主控制器必須適當(dāng)設(shè)置該位，以使PHY工作在所需的狀態(tài)(半雙工或全雙工)。
3 軟件接口
3．1 SPI接口
SPI接口(Serial Penpheral Interface)是一種同步、全雙工串行接口，基于主從配置，是一個(gè)4線接口 ——主出／從人(MOSI)．主人／從出(MISO)，串行時(shí)鐘(SCK)，從機(jī)選擇(SSEL)。
在同一總線上可以有多個(gè)主機(jī)或者從機(jī)，但同一時(shí)刻只能有一個(gè)主機(jī)和一個(gè)從機(jī)能夠進(jìn)行通信。在一次數(shù)據(jù)傳輸過程中，數(shù)據(jù)是同步進(jìn)行發(fā)送和接收的：主機(jī)向從機(jī)發(fā)送1字節(jié)數(shù)據(jù)，從機(jī)也向主機(jī)返1字節(jié)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸原則上是全雙工的；但實(shí)際上，大多數(shù)情況下只有一個(gè)方向上的數(shù)據(jù)流包含有意義的數(shù)據(jù)。
SPI格式的主要特性是SCK信號(hào)的無效狀態(tài)和相位，數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)鐘由主機(jī)提供。常用的時(shí)鐘設(shè)置基于時(shí)鐘極性(CPOL)和時(shí)鐘相位(CPHA)兩個(gè)參數(shù)，CP0L定義SPI串行時(shí)鐘的活動(dòng)狀態(tài)，而CPHA定義相對(duì)于從機(jī)輸出數(shù)據(jù)位的時(shí)鐘相位。CPOL和CPHA的設(shè)置決定了數(shù)據(jù)取樣的時(shí)鐘沿。
取決于CPOL和CPHA的設(shè)置不同，SPI共有4種模式，如表l所列。
3．2 ENC28J60與單片機(jī)的連接
ENC28J60與微控制器MCU的連接是通過SPI實(shí)現(xiàn)的，支持10 Mbps。對(duì)干沒有SPI接口的芯片可通過用I／0口模擬SPI接口的方式實(shí)現(xiàn)。ENC28J60僅支持SPI模式O，O。
微控制器可通過SPI接口發(fā)送命令，訪問ENC28J60的寄存器或讀寫接收／發(fā)送緩沖區(qū)，完成相關(guān)操作。復(fù)位也可通過SPI接口由軟件實(shí)現(xiàn)，軟件復(fù)位不影響RESET引腳的狀態(tài)。
ENC28J60有兩個(gè)中斷輸出，分別用于事件中斷觸發(fā)和網(wǎng)絡(luò)喚醒主機(jī)。
CPU采用LPC2138用宏定義實(shí)現(xiàn)SPI口讀寫操作。SOSPDR為SPI數(shù)據(jù)寄存器，該雙向寄存器為SPI提供發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)通過寫該寄存器提供，SPI接收的數(shù)據(jù)可從該寄存器讀出。SOSPSR為SPI狀態(tài)寄存器。在對(duì)SPI接口進(jìn)行操作之前需對(duì)其初始化。下面給出讀／寫SPI接口的源代碼。
亦可用LPC2138的SSP來連接ENC28J60，需將其設(shè)置為SPI模式。應(yīng)當(dāng)注意到SSP有8幀的收/發(fā)FIFO，如果處理不當(dāng)將造成讀/寫錯(cuò)誤。因?yàn)榫彌_區(qū)的存在可能破壞讀/寫ENC28J60的時(shí)序。
對(duì)于沒有SPI接口的單片機(jī)可采用普通I/O口模擬的方法實(shí)現(xiàn)SPI主機(jī)。此時(shí)須注意靜態(tài)時(shí)時(shí)鐘的無效狀態(tài)和相位，以及輸出數(shù)據(jù)位出現(xiàn)的時(shí)間；對(duì)ENC28J60操作期間片選必須保持有效(低電平)，操作結(jié)束后返回低電平。根據(jù)ENC28J60的讀/寫波形很容易寫出模擬SPI主機(jī)的程序。筆者曾在AT89S5l上實(shí)現(xiàn)了模擬SPI主機(jī)讀／寫MCP2515的操作。
4 結(jié)論
筆者在LPC2138+ENC28J60+HR901170A平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)通信。相對(duì)于其他方案，該系統(tǒng)極為精簡。對(duì)于沒有開放總線的單片機(jī)，雖然有可能采用模擬并行總線的方式連接其他以太網(wǎng)控制器，但不管從效率還是性能上，都不如用SPI接口或采用通用I／O口模擬SPI接口連接ENC28J160的方案。
可以看出，ENC28J60是極具特色的獨(dú)立以太網(wǎng)控制器：SPI接口使得小型單片機(jī)也能具有網(wǎng)絡(luò)連接功能；集成MAC和PHY無需其他外設(shè)；具有可編程過濾功能，可自動(dòng)評(píng)價(jià)、接收或拒收多種信息包，減輕了主控單片機(jī)的處理負(fù)荷；內(nèi)部繼承可編程的8KB雙端口SRAM緩沖器，操作靈活方便。不足之處為僅支持10BASE-T。
評(píng)論