基于DSP的以太網(wǎng)卡的接口技術(shù)研究

以太網(wǎng)是當(dāng)今最受歡迎的局域網(wǎng)之一，它包括了OSI七層模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的全部?jī)?nèi)容1。在以太網(wǎng)中，網(wǎng)卡用于實(shí)現(xiàn)802.3規(guī)程，其代表是NOVELL公司的NE2000和3COM公司的3C503、3C508、3C509等網(wǎng)卡。對(duì)網(wǎng)卡直接編程就可以實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)任意站點(diǎn)之間的通信而完全拋開(kāi)了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，這就啟發(fā)我們能否在脫離PC環(huán)境的條件下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)卡與其它微處理器之間的接口，從而建立基于非PC機(jī)平臺(tái)的局域網(wǎng)絡(luò)。對(duì)ISA總線型網(wǎng)卡，要實(shí)現(xiàn)這一設(shè)想，關(guān)鍵在于怎樣利用微處理器及外圍輔助電路模擬ISA時(shí)序。本文作者根據(jù)所做課題需要，通過(guò)分析NE2000網(wǎng)卡與微機(jī)ISA總線的接口電路，用DSP芯片TMS320F206結(jié)合外圍電路模擬ISA時(shí)序，解決了DSP與NE2000網(wǎng)卡的軟、硬件接口問(wèn)題，初步實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)卡在非PC機(jī)環(huán)境下的應(yīng)用。

1 NE2000網(wǎng)卡與微機(jī)ISA總線接口電路分析

NE2000網(wǎng)卡是NOVELL公司生產(chǎn)的16位ISA總線的網(wǎng)卡，利用NE2000網(wǎng)卡可以組成總線結(jié)構(gòu)的以太計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。該網(wǎng)卡遵循的標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議為IEEE802.3。其硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示，按功能可將其劃分為接口電路、緩沖RAM、站地址PROM、自舉ROM、狀態(tài)設(shè)置跳線器、連接器、DP8390、DP8391以及DP8392九部分。

接口電路主要實(shí)現(xiàn)兩種功能：一是與計(jì)算機(jī)ISA總線相連，包括數(shù)據(jù)總線讀寫(xiě)、地址總線驅(qū)動(dòng)、中斷控制信號(hào)的產(chǎn)生、存儲(chǔ)器讀寫(xiě)信號(hào)以及I/O端口讀寫(xiě)信號(hào)的引入等；二是對(duì)網(wǎng)卡內(nèi)部的操作，包括對(duì)緩沖RAM的讀寫(xiě)、對(duì)DP8390的控制、讀站地址PROM以及讀自舉ROM等。表1列出了NE2000網(wǎng)卡接口電路所使用的ISA總線信號(hào)(不考慮電源線和地線)。從表1可以看出，網(wǎng)卡接口電路僅使用了50根ISA信號(hào)線。通過(guò)對(duì)網(wǎng)卡工作原理的分析，我們還可以將網(wǎng)卡與DSP之間的接口信號(hào)線減至最少。

(1)網(wǎng)卡自舉ROM中固化了遠(yuǎn)程自舉程序，使得用戶工作站能夠遠(yuǎn)程自舉DOS系統(tǒng)，并從服務(wù)器上裝載程序。這個(gè)功能很少用到，而且在基于DSP平臺(tái)的局域網(wǎng)中也不存在DOS系統(tǒng)，故一般情況下都是通過(guò)跳線器屏蔽掉此功能。因而，/SMEMR和SA10～SA19這11根信號(hào)線可以不用。

(2)AEN信號(hào)只有當(dāng)DMA控制器是總線占有者時(shí)，它才產(chǎn)生作用3。由于網(wǎng)卡并不使用DMA操作，故可將該信號(hào)線始終保持在低電平，使網(wǎng)卡I/O譯碼操作一直有效。

(3)80X86系列微機(jī)為了兼容的需要，設(shè)置了/IOCS16信號(hào)線。由于我們使用的是16位DSP，不進(jìn)行8/16位數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的轉(zhuǎn)換，故不需要此信號(hào)。

(4)DSP只需要一根中斷線，因而可在上述7根線中任選一根即可，其余6根中斷線懸空即可。

(5)網(wǎng)卡與ISA總線交換數(shù)據(jù)是通過(guò)I/O端口實(shí)現(xiàn)的，微機(jī)采用PIO方式，從網(wǎng)卡緩沖RAM中讀入數(shù)據(jù)，或?qū)⒅鳈C(jī)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)送至網(wǎng)卡ＲＡＭ緩沖區(qū)。根據(jù)這一分析，DSP及其外圍輔助電路應(yīng)能完成模擬ISA總線I/O讀寫(xiě)的功能。

通過(guò)上面對(duì)網(wǎng)卡接口信號(hào)線的詳細(xì)分析，可以看到DSP與網(wǎng)卡之間只需正確連接32根信號(hào)線，從而使DSP的外圍接口電路大大簡(jiǎn)化。

2 DSP與NE2000網(wǎng)卡接口硬件電路

TMS320F2064是一種低價(jià)格、高性能的16位定點(diǎn)DSP，它的性價(jià)比極高，目前已成為高檔單片機(jī)的理想替代品，在通信、語(yǔ)音／語(yǔ)言、軍事、儀器儀表、圖像處理、工業(yè)控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文所設(shè)計(jì)的就是該DSP與NE2000網(wǎng)卡的軟、硬件接口，從而展開(kāi)對(duì)基于DSP平臺(tái)的局域網(wǎng)的研究。

根據(jù)上面對(duì)網(wǎng)卡與微機(jī)ISA總線接口電路的分析，表2列出了F206與網(wǎng)卡接口所需的引腳信號(hào)。

從表1和表2可以看出，NE2000網(wǎng)卡接口電路所需的信號(hào)線與F206的引腳之間有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系。但是，它們之間能否通過(guò)簡(jiǎn)單的組合邏輯進(jìn)行相連還需分析微機(jī)ISA總線I/O讀寫(xiě)時(shí)序與F206的I/O讀寫(xiě)時(shí)序是否一致。以讀時(shí)序?yàn)槔?，圖2給出了微機(jī)ISA總線I/O讀時(shí)序過(guò)程，圖3給出了F206的I/O讀時(shí)序。從這兩個(gè)時(shí)序圖可以看出：微機(jī)采用數(shù)據(jù)和地址總線復(fù)用的總線傳送方式，當(dāng)?shù)刂锋i存后，數(shù)據(jù)再送上總線；DSP采用獨(dú)立的數(shù)據(jù)和地址總線傳送方式，地址在一個(gè)I/O周期之間保持有效，數(shù)據(jù)在/RD信號(hào)有效后，在I/O周期內(nèi)保持有效。因此，DSP可以按下述應(yīng)用模仿微機(jī)時(shí)序?qū)W(wǎng)卡進(jìn)行操作。