W5100設(shè)計的高速硬件以太網(wǎng)技術(shù)

以太網(wǎng)以其低成本，易于集成，傳輸距離遠的優(yōu)勢使其得到了廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)的以太網(wǎng)解決方案，往往采用主控CPU連接物理層接口芯片，在主控器內(nèi)編寫以太網(wǎng)通訊協(xié)議。這種方法需要編寫繁瑣的程序并且耗費大量的時間調(diào)試，由于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一般都比較大，寫入軟件后穩(wěn)定性欠佳，不利于系統(tǒng)的快速開發(fā)與穩(wěn)定運行。而且客戶時常會有新的需求，這種用軟件實現(xiàn)的方式就很難滿足頻繁更新升級的要求。因此，一種方式就是將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的處理獨立于系統(tǒng)處理器之外，讓應(yīng)用程序與資料的輸入/輸出分別執(zhí)行于不同的硬件，來適應(yīng)多方面的條件。它將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的處理分成一個由特定處理器執(zhí)行的控制部分和一個硬件線路部分，這種方式的優(yōu)點是具有較短的開發(fā)周期與較高的彈性，而且能夠增加穩(wěn)定性與有效降低主CPU負擔，模塊化的設(shè)計也便于以后系統(tǒng)的升級。

北京博控自動化有限公司引進的高速硬件以太網(wǎng)協(xié)議芯片W5100，很好的解決了上述問題，它本身還集成了高度成熟的TCP/IP協(xié)議棧、以太網(wǎng)MAC層、PHY層等，支持TCP，UDP，IPv4，ICMP，ARP，IGMP 和 PPPoE等協(xié)議，這些協(xié)議已經(jīng)在很多領(lǐng)域經(jīng)過了多年的驗證。它支持4個獨立的Socket通信，內(nèi)部16K字節(jié)的發(fā)送/接收緩沖區(qū)可快速進行數(shù)據(jù)交換，最大有效通信速率可達25Mbps。使用W5100不需要考慮以太網(wǎng)的控制，只需要進行簡單的端口（Socket）編程，像訪問外部存儲器一樣簡單。它提供兩種并行總線接口（直接總線與間接總線）以及串行SPI接口。W5100大大的減小了硬件接口設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)編程的工作量，并且可以實現(xiàn)可靠穩(wěn)定運行的遠程數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用與各種安全檢測，電力系統(tǒng)的測量監(jiān)控音視頻傳輸，遠程信息傳輸?shù)阮I(lǐng)域。下圖1為W5100的系統(tǒng)構(gòu)架圖：

圖1 W5100系統(tǒng)構(gòu)架圖

例如，將以太網(wǎng)技術(shù)引入以DSP為核心的嵌入式系統(tǒng)，使DSP芯片具備網(wǎng)絡(luò)連接功能，PC就通過網(wǎng)卡與DSP嵌入式模塊進行大量數(shù)據(jù)交換并對其進行控制。

下面給出了一種TMS320F2812和W5100相結(jié)合的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，應(yīng)用程序由DSP來執(zhí)行，而網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的處理與數(shù)據(jù)的傳輸則由W5100來實現(xiàn)，在進行系統(tǒng)設(shè)計時不必考慮網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的細節(jié)， 只需要解釋并執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)芯片傳送過來的指令和數(shù)據(jù)就可以實現(xiàn)與Internet網(wǎng)絡(luò)連接，且不需要操作系統(tǒng)的支持，具有接口電路簡單，編程方便等特點。