基于ARM LPC2210的以太網(wǎng)RTL8019AS驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）

時(shí)間：2018-07-24 17:00:02

關(guān)鍵字： ARM rtl8019as 以太網(wǎng) 系統(tǒng)

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[導(dǎo)讀] 一．系統(tǒng)硬件概述1.1.ARM LPC2210芯片簡(jiǎn)介L(zhǎng)PC2210是Philips公司推出的微處理器，帶有16 KBRAM，76個(gè)通用I／O口，12個(gè)獨(dú)立外部中斷引腳，集成有8通道的10位A／D，能夠基于芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜的系統(tǒng)。1.2.RTL80

一．系統(tǒng)硬件概述

1.1.ARM LPC2210芯片簡(jiǎn)介

LPC2210是Philips公司推出的微處理器，帶有16 KBRAM，76個(gè)通用I／O口，12個(gè)獨(dú)立外部中斷引腳，集成有8通道的10位A／D，能夠基于芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜的系統(tǒng)。

1.2.RTL8019AS芯片簡(jiǎn)介

?RTL8019AS是臺(tái)灣Realtek半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器，其性能包括：支持EthernetII和IEEE802．3標(biāo)準(zhǔn)；支持8／16位數(shù)據(jù)總線；內(nèi)置16 KWord的SRAM；全雙工，收發(fā)同時(shí)達(dá)到10 Mb／s；支持BNC，AUI，UTP介質(zhì)。RTLS019AS可提供100腳的TQFP封裝，減少了PCB面積，更適合于嵌入式系統(tǒng)。

1.3.HR901170A芯片簡(jiǎn)介

HR901170A是漢仁電子有限公司生產(chǎn)的RJ45接口連接器(帶網(wǎng)絡(luò)變壓器／濾波器)，該連接器滿足IEEES02．3和IEEE902．3ab標(biāo)準(zhǔn)，能夠較好地抑制電磁干擾。通過HR901170A系統(tǒng)就可以連接到以太網(wǎng)上。

注：RTL8019AS與網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)之間的連接由Rj45接頭HR901170A完成。

二RTL8019AS芯片工作原理

2.1RTL8019AS寄存器及其映射方式

?RTL8019AS寄存器采用內(nèi)存映射的方式。映射地址根據(jù)具體的硬件連接方式不同而不同。在LPC2210開發(fā)板中RTL8019AS在CPU的存儲(chǔ)空間上映射的基地址為0X83400000。

?LPC2210通過16位DMA方式實(shí)現(xiàn)對(duì)RTL8019AS雙口RAM的訪問，另外使用P0.8控制RTL8019AS芯片復(fù)位，使用以太網(wǎng)接口時(shí)必須將P0.8設(shè)置為輸出模式，并且將跳線器JP8_NET_RST短接。RTL8019AS芯片中的中斷輸出與P0.9(EINT3)相連，當(dāng)需要使用RTL8019AS中斷時(shí)必須將P0.9設(shè)置為EINT3功能，并且將跳線器JP8_NET_INT短接。

2.2RTL8019AS內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

1>RTL8019AS芯片內(nèi)部具有一個(gè)16Kbytes的雙口RAM作為數(shù)據(jù)FIFO,它從邏輯上可劃分為64個(gè)256字節(jié)的頁(yè),每一個(gè)頁(yè)面包括16個(gè)寄存器，每個(gè)寄存器均是8位。在不同的頁(yè)面下，同一個(gè)端口對(duì)應(yīng)不同的寄存器。

2>一般將RAM的前12頁(yè)(即0X4000~0X4bff)存儲(chǔ)區(qū)作為發(fā)送緩沖區(qū)；后52頁(yè)(即0x4c00~0x7fff)存儲(chǔ)區(qū)作為接收緩沖區(qū)；頁(yè)的地址就是地址的高8位（即0x40~0x4b;0x4c~0x7f）；第0頁(yè)叫Prom頁(yè)，只有32字節(jié)，地址為0x000~0x001f,用于存儲(chǔ)以太網(wǎng)物理地址。

說明：

2寄存器和內(nèi)置RAM是網(wǎng)卡功能實(shí)現(xiàn)的載體，驅(qū)動(dòng)程序也是通過對(duì)它們的操作完成CPU所指令的任務(wù)。驅(qū)動(dòng)程序所涉及的寄存器主要在Page0和Page1。

2至于內(nèi)置RAM，在Jumper模式下我們只需要關(guān)心其收發(fā)緩存部分。偏移地址從0x4000開始至0x7FFF的16KB RAM區(qū)域構(gòu)成8019的收發(fā)緩存，它以256字節(jié)為單位劃分為64頁(yè)(Page)，頁(yè)地址為0x40 ~ 0x7F，發(fā)送和接收緩存所分配的頁(yè)數(shù)可以由驅(qū)動(dòng)程序設(shè)定。一種比較常見的分配方式為[0x40,0x4C)用作發(fā)送，[0x4C,0x80)用作接收，這也是本例所采用的配置。

3>接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包是通過DMA讀寫RTL8019AS內(nèi)部的16K B RAM,它是雙端口的RAM,即有兩套總線連接到該RAM。

如圖2：

?一套總線是RTL8019AS讀或?qū)懺揜AM,即本地DMA;

?另一套總線是LPC2210讀或?qū)懺揜AM,即遠(yuǎn)程DMA。

4>本地DMA大部分工作由RTL8019AS自動(dòng)完成，驅(qū)動(dòng)程序只需要在初始化RTL8019AS時(shí)設(shè)置緩沖環(huán)的大小(最大不超過64KB)，即寄存器PSTRT和PSTOP的值，同時(shí)使PSTART=BNRY(邊界寄存器)=CURR+1(當(dāng)前頁(yè)面指針寄存器)。

5>遠(yuǎn)程DMA操作由外部微處理器完成，RTL8019AS有遠(yuǎn)程讀(Remote Read)，遠(yuǎn)程寫(Remote Write)和包發(fā)送(Send Packet)三種工作模式，由命令寄存器(CR)中的RD0，RD1和RD2位控制。其中遠(yuǎn)程讀和遠(yuǎn)程寫的工作相似，都是先賦值遠(yuǎn)程DMA的起始地址寄存器(RSAR0,RSAR1)和遠(yuǎn)程DMA字節(jié)計(jì)數(shù)器(RBCR0,RBCR1),然后在RTL8019AS的遠(yuǎn)程DMA端口讀寫即可。包發(fā)送操作用于數(shù)據(jù)發(fā)送，只需要發(fā)送一個(gè)包發(fā)送命令，就可以在RTL8019AS的遠(yuǎn)程DMA端口讀取RAM中接收的數(shù)據(jù)。當(dāng)執(zhí)行這個(gè)指令時(shí)，RTL8019AS就自動(dòng)設(shè)置了起始地址寄存器和字節(jié)計(jì)數(shù)器，邊界寄存器(BNRY)指向下一個(gè)數(shù)據(jù)幀。

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關(guān)于具體的寄存器功能請(qǐng)大家查看RTL8019AS的數(shù)據(jù)手冊(cè)。

三以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明

3.1以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述

以太網(wǎng)RTL8019AS驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)容是完成對(duì)芯片初始化，接收數(shù)據(jù)包和發(fā)送數(shù)據(jù)包模塊的編寫。發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，驅(qū)動(dòng)程序把要發(fā)送的數(shù)據(jù)按指定格式寫入芯片并啟動(dòng)發(fā)送命令，RTL8019AS會(huì)自動(dòng)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成物理幀格式在物理信道上傳輸。反之，當(dāng)接收數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，RTL8019AS收到物理信號(hào)后將其還原成數(shù)據(jù)，按指定格式存放在RAM中，以便主機(jī)程序取用。驅(qū)動(dòng)程序通過控制RTL8019AS內(nèi)部寄存器以及DMA端口，來(lái)實(shí)現(xiàn)芯片初始化，接收數(shù)據(jù)報(bào)和發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)的任務(wù)。

3.2 RTL8019AS以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成

?芯片初始化模塊：初始化模塊是針對(duì)以太網(wǎng)RT8019AS進(jìn)行的初始化設(shè)置，使其能正常芯片復(fù)位，設(shè)置芯片寄存器及啟動(dòng)芯片。

?發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)模塊：所有的數(shù)據(jù)發(fā)送都要通過該模塊發(fā)送

?接收數(shù)據(jù)報(bào)模塊：查詢是否有新數(shù)據(jù)包并接收進(jìn)緩沖區(qū)

?寫數(shù)據(jù)子模塊：把數(shù)據(jù)寫入RTL8019AS芯片中

?讀數(shù)據(jù)子模塊:從RTL8019AS中把數(shù)據(jù)讀出

?設(shè)置芯片物理地址子模塊:將物理地址寫入RTL8019AS(PAR0~PAR5)寄存器中。

?頁(yè)面切換模塊：頁(yè)面切換功能,可選擇0,1,2三頁(yè),第四頁(yè)作為芯片保留。

四．芯片初始化模塊

4.1芯片初始化模塊的功能

初始化LPC2210與設(shè)備相關(guān)的控制管腳和初始化RTL8019AS相關(guān)控制寄存器

4.2芯片初始化模塊的組成

1>選擇引腳：使用P0.8引腳控制RTL8019AS芯片復(fù)位時(shí),要將P0.8設(shè)置為輸出模式2>復(fù)位芯片

?設(shè)置P0.8為輸出高電平，控制RTL8019AS硬件復(fù)位

?向RTL8019AS的0x1f號(hào)寄存器寫入00使RTL8019AS軟件復(fù)位。

3>使RTL8019AS芯片停止配置命令寄存器(CR):配置CR寄存中的RD2,RD1,RD0三位為100使DMA為停止模式，配置STA,STP位為01。使8019芯片停止，為進(jìn)行寄存器設(shè)置做準(zhǔn)備。4>設(shè)置RTL8019寄存器設(shè)置RTL8019AS芯片寄存器,主要完成對(duì)以下幾個(gè)寄存器的初始化：?RBCR0,RBCR1:配置遠(yuǎn)程DMA字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器?PSTART:配置接收緩沖區(qū)的起始頁(yè)地址?PSTOP:配置接收緩沖區(qū)的結(jié)束頁(yè)的地址?TPSR:配置發(fā)送緩沖區(qū)的起始地址?BNRY:配置邊界寄存器（讀指針）?CURR:配置當(dāng)前的接收結(jié)束頁(yè)地址（寫指針）1)設(shè)置遠(yuǎn)程DMA字節(jié)計(jì)數(shù)寄存器(RBCR0,RBCR1)：初始化遠(yuǎn)程DMA字節(jié)計(jì)數(shù)器為02)設(shè)置接收配置寄存器(RCR)和傳輸配置寄存器(TCR)

在配置寄存器時(shí)，要與外部網(wǎng)絡(luò)斷開（因此設(shè)置接收配置寄存器的MON位，和傳輸配置寄存器的LOOPBACK，與外網(wǎng)斷開）。

3)設(shè)置數(shù)據(jù)配置寄存器(DCR):設(shè)置FT1,FT0位為10進(jìn)行FIFO的選擇；設(shè)置ARM位為0，使其不發(fā)送命令包；設(shè)置LS位為1，使其為正常模式；LAS位必須為0；設(shè)置BOS位為1，使其為大端格式(即高字節(jié)在低地址中)；設(shè)置WTS位為1，使其為字長(zhǎng)度的DMA傳送(16字節(jié)DMA傳送)

4)初始化接收緩沖區(qū)容量為：0x4c~0x7f(PSTART=0X4C,PSTOP=0x80)共52個(gè)頁(yè)。

?設(shè)置頁(yè)面起始寄存器(PSTART):初始化頁(yè)面接收緩沖環(huán)的起始地址為0x4c。

?設(shè)置頁(yè)面終止寄存器(PSTOP)：初始化頁(yè)面接收緩沖環(huán)的結(jié)束地址為0X80。

5)初始化發(fā)送緩沖區(qū)容量為：0x40~0x4b(TPSR=0X40,BNRY=0X4C)共12頁(yè)，可存儲(chǔ)兩個(gè)最大以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。（每一頁(yè)256字節(jié)，256*12=3072，而一個(gè)以太網(wǎng)最大數(shù)據(jù)包為1518）。

?設(shè)置頁(yè)面邊界寄存器(BNRY讀指針):初始化頁(yè)面最后一次頁(yè)面接收緩沖環(huán)的地址為0X4C。

?設(shè)置頁(yè)面?zhèn)鬏斊鹗技拇嫫?TPSR):初始化傳輸包的頁(yè)面開始地址為0x40。

6)初始化中斷狀態(tài)寄存器和中斷屏蔽寄存器。

?設(shè)置中斷狀態(tài)寄存器(ISR):清除所有中斷標(biāo)志位。

?設(shè)置中斷允許寄存器(IMR):初始化使能OVW(溢出中斷)和PRX（接收包無(wú)錯(cuò)誤中斷）.

7)設(shè)置當(dāng)前頁(yè)面寄存器(CURR):設(shè)置當(dāng)前頁(yè)面地址為0x4d

注：該寄存器指出首先接收緩沖器頁(yè)面地址。這個(gè)寄存器用來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)包的接收（為寫頁(yè)指針）。

8)設(shè)置組播地址寄存器(MR0~MR7):初始化組播地址為0。

說明：組播地址寄存器用于提供為CRC邏輯提供，組播地址的過濾位。

9)設(shè)置芯片物理地址：

調(diào)用寫數(shù)據(jù)子模塊將實(shí)際地址寫入MAC地址寄存器（PAR0~PAR05）中。

這些寄存器用于記錄本以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的MAC地址，并用于對(duì)比接收包的目標(biāo)地址是否一致而決定接收還是放棄。