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嵌入式系统以太网卡控制器LAN91C96

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

广播或多播地址来决定此数据帧的取舍。若地址匹配,MMU为其在RAM中开辟相应大小的空间,并以中断的方式告知主处理器。在数据帧被取走后,MMU释放此块内存。

    1.4 数据帧的构成

  一个IEEE 802.3数据帧由以下几个部分组成:前导位(preamle)、帧起始位(SFD)、目的地址(destination)、源地址(source)、数据长度(length)、数据(data)、帧校验字(FCS)。如图2所示,数据的数量范围46~1500B,如一组要传送的数据为46B,就用零补足;超过1500B时,需要拆成多个帧传送。前导位、帧起始位和帧校验字仅供控制器本身用,主处理器收到的数据帧的组成依次包括:接收

状态(1B)、下一帧的页地址指针(1B)、目的地址(6B)、源地址(6B)、数据长度/帧类型(2B)、数据。数据长度/帧类型的值小于或等于1500B时,表示数据场的长度;反之,表示数据帧的类型。如值依次为 0x08、0x00,表示数据为IP包;值依次为0x08、0x06,表示数据为ARP包。

2 以太网卡设计方案

    2.1 硬件设计方案

  此设计方案采用的嵌入式处理器是Intel公司的PXA250(XScale)。该处理器是Intel为了满足便携式和嵌入式应用需求而优化的微处理器。PXA250基于Intel XScale微体系结构,RISC架构,最高可以运行400MHz。 PXA250采用ARM指令、数据高速缓存、内存管理单元(MMU)和读/写缓冲器。另外,PXA250提供系统支持逻辑、多串行通信通道、彩色/灰度刻度LCD控制器、支持PCMCIA、通用I/O端口、USB、串口、红外接口、JTAG、音频等。

  图3是嵌入式以太网卡的原理图。LANC91C96内部寄存器可通过对地址线A0、A1、A2、A3……的操作来访问,LAN91C96内部寄存器宽度是16bit;而PXA250的访问宽度是32bit,所以LANC91C96的A1、A2、A3……分别与PXA250的A2、A3、A4……相连。LANC91C96的数据访问宽度是16bit,所以其16根数据线与PXA250的低16根数据线相连。中断INTR0与PXA250的GPIO11相连。

  外接的93C46是1Kbit的串行EEPROM,64×16阵列,按字访问,用来存储以太网卡的MAC地址。MAC地址是48bit,预先烧写在EEPROM的指定位置。每次系统启动时,LAN91C96从EEPROM重读出自己的MAC地址,存在指定的寄存器中。EX2001是针对10M以太网的变压滤波器。

图3

      2.2 软件设计方案

  该嵌入式设备运行Windows CE.net操作系统。Windows CE是一个抢先式多任务并具有强大通信和图形显示功能的Win32嵌入式操作系统,具有可移植性、实时性、模块化等特点;是微软专门为信息设备、移动应用、消费类电子产品、嵌入式应用设计的高性能操作系统。Windows CE是从整体上为有限资源的平台设计的多线程、完整优先级、多任务的操作系统。其模块化设计允许它对于从掌上电脑到专用工业控制器的用户电子设备进行定制。

  对LAN91C96的软件操作采用中断处理方式:当系统有数据要传输时,首先把该数据传到LAN91C96,LAN91C96把数据封装成帧,加上前导字、校验字等部分,并检测到网络中没有数据在传输,才把此数据帧传输到网络中,并向系统提出中断,告知已成功传输数据;当LAN91C96接收到一数据帧时,首先由CSMA/CD模块察看此数据帧的目的地址,若为此网卡MAC地址、广播地址或多播地址,才向系统提出中断,并把此数据帧传到LAN91C96的数据寄存器中。系统对此包进行处理,察看是否校验字错误等,并剥去前导字,然后传给上层NDIS进行处理。

3 结 论

  基于上述方案的嵌入式以太网卡可以稳定地工作,实际网络速度可以达到9Mbps(依网络状况而定),并具有FTP等功能。


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