關鍵詞：TCP/IP協議棧；W3100A；Socket API；以太網
１ W3100A簡介
近年來，隨著技術的飛速進步，電子產品正朝著小型化、智能化和網絡化的方向發(fā)展。在小型嵌入式設備中實現以太網互聯正在成為研究和應用的熱點。在這種潮流的推動下，研究人員提出了許多解決方案。傳統的做法是在嵌入式設備中植入ＴＣＰ／ＩＰ協議棧，或者移植一個具有ＴＣＰ／ＩＰ協議棧的嵌入式操作系統。雖然上述做法在很多應用中取得了不錯的效果，但都是以犧牲大量資源為代價的。而本文介紹的Ｗ３１００Ａ硬件協議棧則可以在占用極低系統資源的條件下快速完成網絡通訊。
Ｗ３１００Ａ的主要性能特點如下：
●硬件協議棧包括ＴＣＰ、 ＩＰ Ｖｅｒ．４、 ＵＤＰ、 ＩＣＭＰ、 ＡＲＰ；
●支持硬件以太網協議ＤＬＣ和ＭＡＣ；
●同時支持四路獨立的網絡連接；
●支持Ｐｉｎｇ命令；
●協議處理速度達到全雙工４～５Ｍｂｐｓ；
●支持Ｉｎｔｅｌ／Ｍｏｔｏｒｏｌａ ＭＣＵ總線接口；
●支持Ｉ２Ｃ接口；
●帶有標準的ＭＩＩ接口，可連接底層以太網接口芯片；
●可提供Ｓｏｃｋｅｔ ＡＰＩ加速應用程序開發(fā)；
●支持全雙工模式；
●其內建１６ＫＢ雙口ＲＡＭ可作為數據緩沖區(qū)；
●采用０．３５μｍ ＣＭＯＳ制造工藝。
２ W3100A的引腳功能
Ｗ３１００Ａ采用６４腳ＬＱＦＰ封裝，其引腳分布如圖１所示。各引腳功能描述如下：
ＴＸＤ[０]～ＴＸＤ[３]：在ＴＸＤ＿ＣＬＫ上升沿發(fā)送數據。串行模式時，ＴＸＤ[０]用作串行數據發(fā)送引腳，ＴＸＤ[１]～ＴＸＤ[３]無效。
ＴＸＥ：發(fā)送使能端。
ＴＸＤ＿ＣＬＫ：數據發(fā)送時鐘，時鐘由以太網接口芯片提供。
ＲＸＤ[０]～ＲＸＤ[３]：在ＴＸＤ＿ＣＬＫ下降沿接收數據。串行模式時，ＲＸＤ[０]作為串行數據接收引腳，ＲＸＤ[１]～ＲＸＤ[３]無效。
ＲＸＤＶ／ＣＲＳ：載波監(jiān)測。高電平有效。
ＲＸＤ＿ＣＬＫ：數據接收時鐘，時鐘由以太網接口芯片提供。
ＣＯＬ：沖突探測引腳。在半雙工模式發(fā)生沖突時有效。
Ａ[１４～８]／ＤＡ[６～０]：在ＭＣＵ總線接口模式下作為１４～８位地址。在Ｉ２Ｃ模式下作為Ｉ２Ｃ接口６～０位設備地址。
Ａ[７～０]：７～０位地址線。
Ｄ[７～０]：８位數據線。
ＩＮＴ：接收發(fā)送中斷請求。低電平有效。
ＣＳ：片選信號。低電平有效。
ＷＲ：寫信號。低電平有效。
ＲＤ：讀信號。低電平有效。
ＲＥＳＥＴ：復位信號。
ＣＬＯＣＫ:工作時鐘。通常由以太網接口芯片提供，推薦頻率為２５ＭＨｚ。
ＥＸＴ＿ＣＬＫ：外部時鐘輸入信號。
ＬＩＮＫ：表示是否已連接到以太網。低電平表示連接有效，高電平表示ＴＣＰ超時或連接關閉。
ＳＥＲＩＡＬ：１０ＢＡＳＥ－Ｔ ＳＥＲＩＡＬ或ＮＩＢＢＬＥ選擇。
ＦＤＰＬＸ：全雙工／半雙工選擇。０為全雙工，１為半雙工。
ＭＯＤＥ[２～０]：用于選擇Ｗ３１００Ａ工作模式。０００為時鐘模式；００１為外部時鐘模式；０１０為無時鐘模式；０１１為Ｉ２Ｃ模式；１ｘｘ為測試模式。３ Ｗ３１００Ａ的內部結構
系統設計人員利用Ｗ３１００Ａ可以方便快捷地為產品添加網絡功能。Ｗ３１００Ａ的硬件ＴＣＰ／ＩＰ協議棧包含了ＴＣＰ、ＵＤＰ、ＩＰ、ＡＲＰ和ＩＣＭＰ協議。并支持一套與Ｗｉｎｄｏｗｓ系統相同的ｓｏｃｋｅｔ ＡＰＩ。Ｗ３１００的內部結構框圖如圖２所示。
Ｗ３１００Ａ共有３２ｋＢ的內部存儲器空間。其中位于存儲器頂部地址為０ｘ００００～０ｘ０１ＦＦ的１ｋＢ空間分配給了控制寄存器組，０ｘ２０００～０ｘ３ＦＦＦ則作為保留空間供給其它設備使用，而０ｘ４０００～０ｘ５ＦＦＦ為發(fā)送緩沖區(qū)，０ｘ６０００～０ｘ７ＦＦＦ為數據接收緩沖區(qū)。由于Ｗ３１００Ａ可以為用戶提供４路獨立的連接通路，所以相對應的８ｋＢ發(fā)送緩沖區(qū)和 ８ｋＢ接收緩沖區(qū)可以通過寄存器ＴＭＳＲ和ＲＭＳＲ進行配置。配置方法如圖３所示。
４ 應用設計
４．１ 硬件設計
Ｗ３１００Ａ有３種不同的工作模式，分別為Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｕｓ Ｉ／Ｆ模式、Ｉｎｄｉｒｅｃｔ Ｂｕｓ Ｉ／Ｆ模式和Ｉ２Ｃ Ｂｕｓ Ｉ／Ｆ模式。用戶可根據自己的實際情況進行選擇。下面就常用的Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｕｓ Ｉ／Ｆ模式和Ｉ２Ｃ Ｂｕｓ Ｉ／Ｆ模式作以簡單介紹。
圖４是Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｕｓ Ｉ／Ｆ模式的硬件結構框圖。
由圖可見，該模式下，Ｗ３１００Ａ共用了１５條地址線、８位數據線、片選ＣＳ，及讀寫控制信號ＷＲ和ＲＤ。不難看出，該模式下硬件電路設計相對簡單，但要占用較多的ＭＣＵ資源。同時還應該注意，在Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｕｓ Ｉ／Ｆ模式下，Ｗ３１００Ａ的工作時鐘也有３種不同的模式，在大多數情況下，系統推薦使用Ｃｌｏｃｋｅｄ 模式，因為該模式下系統可以穩(wěn)定的工作。但是如果系統中ＭＣＵ的訪問速度小于１００ｎｓ，則應為Ｗ３１００Ａ單獨外接時鐘并選擇Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｃｌｏｃｋ模式。而當ＭＣＵ的ＣＳ、ＲＤ、ＷＤ信號時序滿足Ｗ３１００Ａ的要求時，也可以不要時鐘。
圖５是Ｉ２Ｃ Ｂｕｓ Ｉ／Ｆ模式下，ＭＣＵ與Ｗ３１００Ａ的連接示意圖。
Ｉ２Ｃ Ｂｕｓ Ｉ／Ｆ模式下，可使用ＳＣＬ和ＳＤＡ在ＭＣＵ和Ｗ３１００Ａ之間串行傳輸數據，時鐘信號線ＳＣＬ由ＭＣＵ提供，ＳＤＡ則用來在ＭＣＵ和Ｗ３１００Ａ之間傳送地址和數據。只要系統中的ＭＣＵ支持Ｉ２Ｃ總線即可使用該模式?？梢钥闯觯褂迷撃Ｊ娇梢源罅繙p少ＭＣＵ與Ｗ３１００Ａ的連接線，從而節(jié)?。停茫盏馁Y源。
４．２ 軟件設計
此外，通過ＷＩＺｎｅｔ公司為Ｗ３１００Ａ專門提供的Ｓｏｃｋｅｔ ＡＰＩ軟件，可使網絡通訊的軟件設計更加方便。利用該軟件進行設計時，應首先初始化Ｗ３１００Ａ的網絡設置，即在相應的寄存器中設置默認網關、子網掩碼、本機物理地址和ＩＰ地址，然后建立Ｓｏｃｋｅｔ連接以實現通訊。整個過程與Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｓｏｃｋｅｔ編程十分類似，此處不再贅述。
５ 結論
Ｗ３１００Ａ具有傳輸速度快、工作穩(wěn)定可靠、系統開銷小等優(yōu)點，可以為小型嵌入式設備提供很好的網絡解決方案。
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