摘  要: 介紹以太網控制器RTL8019AS的主要性能特點、引腳功能及寄存器,給出了利用RTL8019AS實現TMS320C54x DSP與以太網互連的接口電路,接口方式為跳線模式。通過該接口可實現DSP與DSP或DSP與PC機間的網絡互連。 

    關鍵詞: 以太網  DSP  接口

    以太網產品供應商多、用戶組網方便、費用低。以太網是當今最受歡迎的局域網之一,而數字信號處理器(DSP)正加速進入嵌入式應用領域,如何將DSP與以太網連接起來,實現DSP與DSP或DSP與計算機間的網絡互連顯得非常重要。目前還未見到自帶以太網接口的DSP,本文介紹以太網控制器RTL8019AS的主要特點、性能及操作方法,并給出TMS320C54x DSP^[1](以下簡稱C5402)通過RTL8019AS與以太網互連的接口方法。 

1 RTL8019AS介紹

    RTL8019AS^[2]是臺灣realtek公司生產的以太網控制器,支持IEEE802.3;支持8位或16位數據總線;內置16KB的SRAM,用于收發緩沖;全雙工,收發同時達到10Mbps;支持10Base5、10Base2、10BaseT,并能自動檢測所連接的介質,在ISA總線網卡中占有相當比例。RTL8019AS與主機有3種接口模式,即跳線模式、PnP模式和RT模式。本文主要介紹便于DSP應用的跳線模式,因此下面主要介紹與跳線模式有關的引腳、寄存器及操作。 

1.1 引腳介紹

    RTL8019AS可提供100腳的TQFP封裝,其引腳可分為電源及時鐘引腳、網絡介質接口引腳、自舉ROM及初始化EEPROM接口引腳、主處理器接口引腳、輸出指示及工作方式配置引腳。由于本文主要討論非PC環境下的以太網接口,該接口不必具有即插即用功能(PnP)和遠程自舉加載功能,因此不介紹RTL8019AS與自舉ROM、初始化EEPROM接口的引腳。其余各部分引腳的功能如表1所示。 

1.2 寄存器介紹

    RTL8019AS片內寄存器分為NE2000寄存器組和PnP寄存器組(本文不介紹PnP寄存器組)。NE2000寄存器組地址如表2所示。NE2000寄存器分為4頁,都映射到16個I/O端口地址上。主機通過命令寄存器(CR)中的PS0、PS1位來尋址不同的頁,通過16個I/O口地址來尋址頁內寄存器。 

1.3 RTL8019AS與主機的接口模式

    RTL8019AS與主機的接口模式有三種,即跳線模式、PnP模式和RT模式,見表3。 

    (1)跳線模式 這種模式與早期的網絡控制器兼容。RTL8019AS的端口基地址、中斷口等都由開關或跳線器決定。跳線模式簡單,但配置資源麻煩。 

    (2)PnP模式 與微軟的PnP協議兼容。在這種模式下,RTL8019AS的端口基地址、中斷口等都由EEPROM 93C46設定,但需要進行PnP芯片的識別,不便與DSP接口。 

    (3)RT模式 為了避免PnP模式下的PnP芯片識別和配置過程,realtek公司提供RT模式。在RT模式下,RTL8019AS的端口基地址、中斷口等也是由EEPROM 93C46設定的。 

2 RTL8019AS與傳輸介質的連接

    RTL8019AS可與雙絞線或同軸電纜接口,連接方法如圖1所示。介質選擇由引腳PL1、PL0決定,另外,RTL8019AS還自動測試介質連接是否成功。 

    圖1中,NS8392是同軸電纜驅動/接收器,其電源應與RTL8019AS的電源隔離,一般使用一個DC-DC電源轉換器得到該隔離電源。16PT-005A內有3個耦合變壓器,用來傳輸信號,同時抑制來自介質的共模噪聲/干擾。20F001N是雙絞線驅動/接收器,內部也有2個傳輸變壓器。 

3 DSP與RTL8019AS的接口

    為了簡化DSP網絡接口的軟、硬件設計,不使用遠程自舉加載功能,并且選用跳線接口模式。用C5402的擴展I/O口代替跳線器對RTL8019AS進行初始化配置,這樣既省去了93C46,又避免了跳線器更改資源配置的麻煩。RTL8019AS的總線接口是與ISA總線兼容的,雖然不能與C5402的外部總線直接接口,但是只要進行一些簡單的邏輯變換就可以了。另外,C5402的總線電平是3.3V的,而RTL8019AS的接口電平是5V的,二者接口時要使用電平轉換器。C5402與RTL8019AS的接口如圖2所示。 

    (1)地址總線  RTL8019AS的20根地址線主要是為了讀/寫自舉ROM,對于I/O端口尋址來說只要16根地址線就足夠了,因此將DSP的地址總線A0～A15與RTL8019AS的地址總線SA0～SA15相連,而SA16～SA19全部接地。由于DSP系統無DMA控制器,因此將RTL8019AS的AEN引腳也接地。 

    (2)數據總線 RTL8019AS的引腳接高電平,選擇16位數據總線方式,并且使用了電平轉換器。 

    (3)中斷連接 雖然RTL8019AS有7個中斷輸出,但只要從中選擇一個送往C5402的外部中斷輸入口就可以了。中斷接口也使用了電平轉換器。 

    (4)讀/寫控制 C5402的I/O口控制信號等信號經過74AHCT139譯碼后與RTL8019AS的連接。由于C5402 的I/O口讀/寫速度很快,因此將RTL8019AS的IOCHRDY信號與C5402的外設準備好信號READY相連。另外,將引腳接高電平,屏蔽了遠程自舉加載功能。 

    (5)初始化配置 用C5402的一個擴展輸出口代替跳線器來指定RTL8019AS的I/O口基地址、中斷輸出口、介質類型,并用一個輸出信號作為RTL8019AS的復位信號。RTL8019AS復位結束時采樣這些配置引腳,并根據引腳狀態初始化其內部的配置寄存器。 

4 RTL8019AS的編程

    可以用查詢方式或中斷方式對RTL8019AS進行操作^[3]。RTL8019AS復位初始化后,程序員應對表2中的部分寄存器進一步初始化,然后才能發送數據或接收數據。RTL8019AS內置16KB的SRAM,可作為接收緩沖區和發送緩沖區。緩沖區分為64頁,頁范圍為0x40～0x80,每頁256個字節。由PSTART和PSTOP寄存器來設定接收緩沖器的頁范圍,由RSAR0、1和RBCR0、1寄存器來設定發送緩沖器的頁范圍。CURR指向接收到幀的起始頁,Boundary指向還未讀幀的起始頁。當CURR到達了接收緩沖頁的底部與PSTOP相等時,CURR又會指向PSTART處。 

    (1)查詢方式 在查詢方式下,通過CURR和Boundary兩個寄存器的值來判斷是否收到一幀數據。當Boundary與CURR不等時,說明接收緩沖區接收到了新的幀,主程序讀取數據后,以讀取幀的第二個字節(下一幀的頁地址)更新Boundary,主程序循環跟蹤CURR和Boundary達到接收數據的目的。主程序發送一幀數據時,先要查TSR寄存器判斷上一幀是否發送完畢。 

    (2)中斷方式 在實際的DSP應用系統中常采用中斷方式。當一幀數據發送結束、接收到一幀數據或出錯等事件發生時,RTL8019AS向DSP申請中斷,DSP響應中斷后根據中斷狀態寄存器的內容進行相應的處理。 

    RTL8019AS性價比高,與DSP連接方便,二者的結合將大大拓寬DSP的應用范圍。帶有以太網接口的DSP應用系統可以通過雙絞線或同軸電纜與PC機構成一個高速局域網,并且DSP可以通過PC機接入互連網,進一步延伸DSP的應用領域。 

參考文獻

1 戴明楨，周建江.TMS320C54x數字信號處理器結構、原理及應用.北京:北京航空航天大學出版社,2001 

2 RTL8019AS Datasheet.  http://www.realtek.com.taiwan 

3 萬靜華，丁亞軍.以太網控制器的嵌入式網絡互連.單片機與嵌入式應用,2001(10)