TMS320C54x DSP的以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì)

以太網(wǎng)是當(dāng)今最受歡迎的局域網(wǎng)之一，而數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）正加速進(jìn)入嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域，如何將DSP與以太網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)DSP與DSP或DSP與計(jì)算機(jī)間的網(wǎng)絡(luò)互連顯得非常重要。目前還未見(jiàn)到自帶以太網(wǎng)接口的DSP，本文介紹以太網(wǎng)控制器的主要特點(diǎn)、性能及操作方法，并給出 DSP[1]（以下簡(jiǎn)稱）通過(guò)與以太網(wǎng)互連的接口方法。

1 介紹

RTL8019AS[2]是臺(tái)灣readlted公司生產(chǎn)的以太網(wǎng)控制器，支持IEEE802.3；支持8位或16位數(shù)據(jù)總線；內(nèi)置16KB的，用于收發(fā)緩沖；全雙工，收發(fā)同時(shí)達(dá)到10Mbps；支持10Base5、10Base2、10BaseT,并能自動(dòng)檢測(cè)所連接的介質(zhì)，在ISA總線網(wǎng)卡中占有相當(dāng)比例。RTL8019AS與主機(jī)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(yīng)用的跳線模式，因此下面主要介紹與跳線模式有關(guān)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(shí)鐘引腳、網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)接口引腳、自舉ROM及初始化接口引腳、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(huán)境下的以太網(wǎng)接口，該接口不必具有即插即用功能（PnP）和遠(yuǎn)程自舉加載功能，因此不介紹RTL8019AS與自舉ROM、初始化接口的引腳。其余各部分引腳的功能如表1所示。

表1 RTL8019AS部分引腳

1.2 寄存器介紹

RTL8019AS片內(nèi)寄存器分為寄存器組和PnP寄存器組（本文不介紹PnP寄存器組）。寄存器組地址如表2所示。寄存器分為4頁(yè)，都映射到16個(gè)I/O端口地址上。主機(jī)通過(guò)命令寄存器（CR）中的PS0、PS1位來(lái)尋址不同的頁(yè)，通過(guò)16個(gè)I/O口地址來(lái)尋址頁(yè)內(nèi)寄存器。

表2 RTL8019AS 寄存器地址表

1.3 RTL8019AS與主機(jī)的接口模式

RTL8019AS與主機(jī)的接口模式有三種，即跳線模式、PnP模式和RT模式，見(jiàn)表3。

表3 RTL8019AS的接口模式

（1）跳線模式 這種模式與早期的網(wǎng)絡(luò)控制器兼容。RTL8019AS的端口基地址、中斷口等都由或跳線器決定。跳線模式簡(jiǎn)單，但配置資源麻煩。

（2）PnP模式 與微軟的PnP協(xié)議兼容。在這種模式下，RTL8019AS的端口基地址、中斷口等都由設(shè)定，但需要進(jìn)行PnP芯片的識(shí)別，不便與DSP接口。

（3）RT模式 為了避免PnP模式下的PnP芯片識(shí)別和配置過(guò)程，readlted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決定的。

2 RTL8019AS與傳輸介質(zhì)的連接

RTL8019AS可與雙絞線或同軸接口，連接方法如圖1所示。介質(zhì)選擇由引腳PL1、PL0決定，另外，RTL8019AS還自動(dòng)測(cè)試介質(zhì)連接是否成功。

圖1中，NS8392是同軸驅(qū)動(dòng)/接收器，其電源應(yīng)與RTL8019AS的電源隔離，一般使用一個(gè)電源轉(zhuǎn)換器得到該隔離電源。內(nèi)有3個(gè)耦合，用來(lái)傳輸信號(hào)，同時(shí)抑制來(lái)自介質(zhì)的共模噪聲/干擾。是雙絞線驅(qū)動(dòng)/接收器，內(nèi)部也有2個(gè)傳輸。

3 DSP與RTL8019AS的接口

為了簡(jiǎn)化DSP網(wǎng)絡(luò)接口的軟、硬件設(shè)計(jì)，不使用遠(yuǎn)程自舉加載功能，并且選用跳線接口模式。用的擴(kuò)展I/O口代替跳線器對(duì)RTL8019AS進(jìn)行初始化配置，這樣既省去了，又避免了跳線器更改變資源配置的麻煩。

RTL8019AS的總線接口是與ISA總線兼容的，雖然不能與的外部總線直接接口，但是只要進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的邏輯變換就可以了。另外，C5402的總線電平是3.3V的，而RTL8019AS的是5V的，二者接口時(shí)要使用電平轉(zhuǎn)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(xiě)自舉ROM，對(duì)于I/O端口尋址來(lái)說(shuō)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～相連，而～SA19全部接地。由于DSP系統(tǒng)無(wú)DMA控制器，因此將RTL8019AS的AEN引腳也接地。

（2）數(shù)據(jù)總線RTL8019AS的IOCS16引腳接高電平，選擇16位數(shù)據(jù)總線方式，并且使用了電平轉(zhuǎn)換器。

（3）中斷連接 雖然RTL8019AS有7個(gè)中斷輸出，但只要從中選擇一個(gè)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(zhuǎn)換器。

（4）讀/寫(xiě)控制C5402的I/O口控制信號(hào)IS、IOSTRB、R/W等信號(hào)經(jīng)過(guò)74HACT139譯碼后與RTL8019AS的IOR、IOW連接。由于C5402的I/O口讀/寫(xiě)速度很快，因此將RTL8019AS的IOCHRDY信號(hào)與C5402的外設(shè)準(zhǔn)備好信號(hào)READY相連。另外，將SMEMR和SMEMW引腳接高電平，屏蔽了遠(yuǎn)程自舉加載功能。

（5）初始化配置 用C5402的一個(gè)擴(kuò)展輸出口代替跳線器來(lái)指定RTL8019AS的I/O口基地址、中斷輸出口、介質(zhì)類型，并用一個(gè)輸出信號(hào)作為RTL8019AS的復(fù)位信號(hào)。RTL8019AS復(fù)位結(jié)束時(shí)采樣這些配置引腳，并根據(jù)引腳狀態(tài)初始化其內(nèi)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(duì)RTL8019AS進(jìn)行操作[3]。RTL8019AS復(fù)位初始化后，程序員應(yīng)對(duì)表2中的部分寄存器進(jìn)一步初始化，然后才能發(fā)送數(shù)據(jù)或接收數(shù)據(jù)。RTL8019AS內(nèi)置16KB的，可作為接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)。緩沖區(qū)分為64頁(yè)，頁(yè)范圍為0x40～0x80，每頁(yè)256個(gè)字節(jié)。由和PSTOP寄存器來(lái)設(shè)定接收緩沖器的頁(yè)范圍，由RSAR0、1和RBCR0、1寄存器來(lái)設(shè)定發(fā)送緩沖器的頁(yè)范圍。CURR指向接收到幀的起始頁(yè)，Boundary指向還未讀幀的起始頁(yè)。當(dāng)CURR到達(dá)了接收緩沖頁(yè)的底部與PSTOR相等時(shí)，CURR又會(huì)指向處。

（1）查詢方式 在查詢方式下，通過(guò)CURR和Boundary兩個(gè)寄存器的值來(lái)判斷是否收到一幀數(shù)據(jù)。當(dāng)Boundary與CURR不等時(shí)，說(shuō)明接收緩沖區(qū)接收到了新的幀，主程序讀取數(shù)據(jù)后，以讀取幀的第二個(gè)字節(jié)（下一幀的頁(yè)地址）更新Boundary，主程序循環(huán)跟蹤C(jī)URR和Boundary達(dá)到接收數(shù)據(jù)的目的。主程序發(fā)送一幀數(shù)據(jù)時(shí)，先要查TSR寄存器判斷上一幀是否發(fā)送完畢。

（2）中斷方式 在實(shí)際的DSP應(yīng)用系統(tǒng)中常采用中斷方式。當(dāng)一幀數(shù)據(jù)發(fā)送結(jié)束、接收到一幀數(shù)據(jù)或出錯(cuò)等事件發(fā)生時(shí)，RTL8019AS向DSP申請(qǐng)中斷，DSP響應(yīng)中斷后根據(jù)中斷狀態(tài)寄存器的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的處理。

RTL8019AS性價(jià)比高，與DSP連接方便，二者的結(jié)合將大大拓寬DSP的應(yīng)用范圍。帶有以太網(wǎng)接口的DSP應(yīng)用系統(tǒng)可以通過(guò)雙絞線或同軸與PC機(jī)構(gòu)成一個(gè)高速局域網(wǎng)，并且DSP可以通過(guò)PC機(jī)接入互連網(wǎng)，進(jìn)一步延伸DSP的應(yīng)用領(lǐng)域。