單芯片以太網(wǎng)瘦服務器的實現(xiàn)

　　摘要：mc9s12ne64是內置以太網(wǎng)mac層和phy層的16位網(wǎng)絡單片機。本文介紹如何在開發(fā)之初，為ne64建立硬件開發(fā)平臺和軟件調試平臺，以及如何利用開放源代碼，在ne64上實現(xiàn)單芯片的以太網(wǎng)服務器。

　　關鍵詞：單片機;嵌入式;以太網(wǎng);服務器

　　引言

　　隨著網(wǎng)絡應用的推廣，網(wǎng)絡的概念逐漸由pc向工控模塊上轉移，如何充分利用網(wǎng)絡協(xié)議，進行數(shù)據(jù)采集或者遠程控制越來越受到了行業(yè)的關注。

　　進行以太網(wǎng)服務器的開發(fā)時，一般的做法是mcu或者dsp加上網(wǎng)卡芯片。這樣做可以根據(jù)設計應用的領域，選擇速度資源合適的控制芯片，和外擴芯片配合，達到功能和成本的最優(yōu)化。如果控制芯片中能夠集成以太網(wǎng)的mac層和phy層，以此開發(fā)的系統(tǒng)當然會在靈活性方面更勝一籌。freescale公司在最近推出的網(wǎng)絡芯片mc9s12ne64便是在集成度方面的一次開拓性嘗試。

　　mc9s12ne64單片機特點

　　mc9s12ne64是freescale公司在2004年推出的一款s12系列的網(wǎng)絡單片機。它內部集成了以太網(wǎng)控制模塊和以太網(wǎng)物理層驅動模塊，兼容ieee 802.3標準。和常用的網(wǎng)卡芯片一樣，ne64的工作模式能夠設定為10mbps/100mbps全雙工/半雙工，并且擁有自適應的功能，可以滿足不同物理環(huán)境的要求。

　　ne64芯片與一般網(wǎng)卡芯片不同的是它的以太網(wǎng)緩沖區(qū)的設計，一般網(wǎng)卡芯片使用fifo作為緩沖區(qū)，這種設計可以最大限度的發(fā)揮緩沖區(qū)的作用。ne64內部則是使用3塊ram作為緩沖區(qū)，兩塊用于接收，一塊用于發(fā)送，而且ram大小可以用戶設定。因為用于控制，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包一般少用到1.5kb的最大傳輸，所以這種用戶設定大小的緩沖ram帶來了應用上的靈活性，而節(jié)約下來的ram也可以被用戶程序使用。

　　ne64的cpu是速度為50mhz的明星內核(star core)，總線時鐘可以達到25mhz，此外它還有8kb的片內ram和64kb的片內flash，因此只是一塊ne64芯片，就可以在眾多中低端網(wǎng)絡應用領域取代以往的外擴芯片設計模式。

　　除了以上資源以外，mc9s12ne64內部還集成8路10位adc，各種串口(2個sci、1個spi、1個i2c)，以及一些單片機常用模塊，如定時器、振蕩器等，功能足夠強大。

　　ne64的封裝形式有112引腳lqfp和80引腳qfp兩種，112引腳的封裝形式引出了總線擴展用的幾組i/o，便于總線的擴展。

　　在線開發(fā)方法

　　對于新型單片機，最重要的是要熟知它的特性，建立開發(fā)環(huán)境，然后著手開發(fā)。筆者制作了基于ne64的硬件開發(fā)平臺，同時繼承實驗室以前的積累，編寫了片上調試監(jiān)控程序，用于軟件調試。以此為開發(fā)環(huán)境，實現(xiàn)了一個以太網(wǎng)服務器，用于以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和串口數(shù)據(jù)的轉換，詳細介紹如下。

　　硬件開發(fā)