基于AX88796B的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：介紹了一種基于AX88796B的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計。詳細(xì)介紹了該網(wǎng)絡(luò)芯片的硬件結(jié)構(gòu)和功能特性。創(chuàng)新完成了AX88796B與DSP處理器TMS320C 6722連接的硬件設(shè)計和軟件驅(qū)動設(shè)計。涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要有AX88796B的本地總線連接、物理層網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)報文的發(fā)送、網(wǎng)絡(luò)報文的接收，以及協(xié)議層軟件的開發(fā)。系統(tǒng)完成后與其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接，經(jīng)測試，網(wǎng)絡(luò)通信穩(wěn)定可靠，在100 Mb／s的速度，負(fù)荷超過90％的情況下，沒有丟包和錯包出現(xiàn)，可以滿足大數(shù)據(jù)量、高速通信的要求。
關(guān)鍵詞：AX88796B；TMS320C6722；網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動；報文

0 引言
    在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用日益普及的今天，許多數(shù)字設(shè)備需要網(wǎng)絡(luò)接口來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。本設(shè)計是以TI公司的TMS320C6722為核心的信息處理系統(tǒng)，為滿足大量數(shù)據(jù)的實時網(wǎng)絡(luò)交換，用ASIX公司的AX88796B擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)接口。在此主要論述了該網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)計與實現(xiàn)。

1 前言
    美國TI公司的TMS320C6722是一款主要面向嵌入式應(yīng)用的高性能32位DSP，它數(shù)據(jù)運算處理能力可達(dá)2 000 MIPS和1 500 FLOPS，具有豐富的片上資源，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各種數(shù)字應(yīng)用中。AX88796B是由臺灣ASIX公司推出的一款與NE2000兼容的快速以太網(wǎng)控制器，其內(nèi)部集成10／100M自適應(yīng)的介質(zhì)訪問層MAC和物理層收發(fā)器PHY以及8K×16b的SRAM，SK支持8位、16位的通用CPU總線類型，執(zhí)行基于IEEE802.3／IE-EE80.3u局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)控制功能，并且提供發(fā)送隊列功能來增強標(biāo)準(zhǔn)NE2000的發(fā)送性能。該控制器采用64LQFP封裝，僅占用9 mm×9mm的印制板面積，分析其性能可以滿足系統(tǒng)需要。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
    (1)AX88796B的硬件結(jié)構(gòu)。AX88796B芯片內(nèi)部集成了8／16位CPU接口、串行E2PROM接口、8 K×16 b的SRAM、包緩存管理、MAC、PHY、以及電源和時鐘等部件。DSP通過讀寫NE2000寄存器來控制AX88796B的工作狀態(tài)，通過DMA方式與AX88796B的內(nèi)部緩存SRAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。芯片自動在SRAM與MAC核之間進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送接收，再經(jīng)由內(nèi)部的PHY層發(fā)送至RJ45接口。串行 E2PROM接口可以用來連接串行EEPROM，用于存儲MAC地址，供AX88796B每次初始化時讀取。AX88796B芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。


    (2)系統(tǒng)硬件連接。主控制單元TMS320C6722B與網(wǎng)絡(luò)芯片AX88796B的連接方式如圖2所示。TMS320C6722B內(nèi)部為32 b的總線結(jié)構(gòu)，對外擴(kuò)展EMIF為16 b的寬度，采用異步總線方式可以直接與網(wǎng)絡(luò)芯片無縫連接。片選的連接，用EM_CS2連接到網(wǎng)絡(luò)的CS，使AX88796B工作在186_l-ike模式，在配置引腳EECK接上拉電阻。本設(shè)計沒有連接EEPROM，所有對AX88796B的配置均由TMS320C6722B在初始化時寫入。



3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計
    AX88796B的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序是TMS320C6722和AX88796B硬件的接口，因此編寫網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序模塊應(yīng)滿足的主要功能有：AX88796B的初始化、報文的接收、報文的發(fā)送；
    (1)初始化。在AX88796B的初始化過程中除了完成對相關(guān)寄存器的定義與賦值外，還要完成對接收緩沖環(huán)的構(gòu)造。對TMS320C6722B，要完成對應(yīng)EMIF的設(shè)置和中斷的初始化。與網(wǎng)卡有關(guān)的初始化如下：
  

    (2)報文的接收。判斷AX88796B是否接收到新的數(shù)據(jù)包有2種方式：輪循和中斷。單片機用輪循方式較多。由于TMS320C6722在此還要進(jìn)行其他處理，為了提高DSP性能和實時性要求，這里采用中斷方式。當(dāng)網(wǎng)卡接收到新數(shù)據(jù)包時進(jìn)入中斷，首先判斷cpr是否等于bnry，若相等，則表示接收緩沖區(qū)已被存滿，則停止接收數(shù)據(jù)包，而不會覆蓋舊的數(shù)據(jù)；若不等，則將接收緩沖區(qū)中待讀取的數(shù)據(jù)包的起始地址寫入rsar[0，1]寄存器，數(shù)據(jù)包的開始4字節(jié)寫入rbcr[O，1]寄存器，并啟動遠(yuǎn)端DMA讀命令，通過讀取4個信息字節(jié)得到待讀取數(shù)據(jù)包的長度、接收狀態(tài)和下一個將被讀的頁的指針信息。然后通過遠(yuǎn)端DMA讀命令，將數(shù)據(jù)包從網(wǎng)卡sram中讀入TMS320C6722內(nèi)存中，并更新讀頁指針寄存器bnr-y，DSP每從網(wǎng)卡內(nèi)存中讀走一頁數(shù)據(jù)，bnry便加一，這需要通過程序?qū)崿F(xiàn)。網(wǎng)卡通過cpr將接收到的數(shù)據(jù)包寫入接收緩沖區(qū)，每寫完一頁，cpr將自動加一，當(dāng)加到最后的空頁(這里是 pstop=0x80)時，cpr將自動恢復(fù)為接收緩沖區(qū)的首頁(pstart=Ox4c)。網(wǎng)卡接收關(guān)鍵性代碼如下：
  
  
    (3)報文的發(fā)送。報文的發(fā)送過程就是調(diào)用寫網(wǎng)卡函數(shù)，將報文發(fā)送到網(wǎng)卡的內(nèi)存中去。然后將AX88796B的控制寄存器(CR)的發(fā)送位 TXP(transmit packet)位置1，即將報文發(fā)送。dsp通過遠(yuǎn)端dma通道將網(wǎng)卡發(fā)送緩沖區(qū)的起始地址和要發(fā)送的字節(jié)數(shù)分別寫入rsar[O，1]和 rbcr[0，1]，然后啟動遠(yuǎn)端dma寫命令即可將數(shù)據(jù)包寫入網(wǎng)卡內(nèi)存，此后將字節(jié)數(shù)寫入tber[O，1]寄存器，啟動發(fā)送命令就可將數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。網(wǎng)卡發(fā)送的關(guān)鍵代碼如下：
  

4 結(jié)語
    在如上所述的底層硬件和軟件設(shè)計基礎(chǔ)上，完成了UDP和TCP／IP協(xié)議棧的軟件，系統(tǒng)主要使用這2個協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸。長期的系統(tǒng)在線驗證證明，在TMS320C6722上擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)接口AX88796B，傳輸可靠，性能穩(wěn)定，在100 Mb／s的速度，負(fù)荷超過90％的情況下，沒有丟包和錯包出現(xiàn)。可見，對這種只有異步總線，又需要網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)膽?yīng)用，該設(shè)計是可行的。