嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器CS6208及其應(yīng)用

摘要：CS6208是Myson Century公司推出的專門用于網(wǎng)絡(luò)控制和傳輸?shù)男酒?，它基?051體系結(jié)構(gòu)硬件平臺的支撐，使用Keil 51編譯環(huán)境，處理速度與8051系列單片機相比有很大的提高，支持IEEE 802.37線ENDEC接口以及TCP/IP、ARP、UDP等協(xié)議，并且集成有4周期的8051和一個以太網(wǎng)接口。由于它把TCP/IP協(xié)議棧函數(shù)已封裝起來，因此，用戶只需調(diào)用它的API函數(shù)即可完成操作。文章介紹了CS6208的原理、特點和引腳功能，給出了CS6208的一種典型應(yīng)用設(shè)計電路。 關(guān)鍵詞：CS6208;TCP/IP;網(wǎng)絡(luò)控制 1 概述 CS6208是Myson Century公司最新推出的嵌入式網(wǎng)絡(luò)微控制器，尤其適用于一些網(wǎng)絡(luò)控制和傳輸?shù)膱龊?。該器件基?051體系結(jié)構(gòu)硬件平臺的支撐，使用Keil 51編譯環(huán)境?并且處理速度比8051系列單片機有很大的提高。通常8051單片機中的12個時鐘周期可組成一個機器周期，而在CS6208中只需要4個時鐘周期，因此在相同的時鐘周期下，CS6208的處理速度是51系列單片機的3倍。CS6208將TCP/IP協(xié)議棧的底層函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，并把它封裝成API函數(shù)。這樣，原來用戶要編寫TCP/IP協(xié)議代碼才能解決的問題現(xiàn)在只需調(diào)用API函數(shù)即可解決，因而大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)周期;CS6208內(nèi)部集成了4周期的8051和一個以太網(wǎng)控制器，并配備有標(biāo)準(zhǔn)10MHz以太網(wǎng)接口(包括MAC和PHY)，同時支持ARP、ICMP、IP、UDP、TCP、DNS、DHCP、HTTP等常用協(xié)議，應(yīng)用技術(shù)門檻極低，用戶無需自己開發(fā)TCP/IP等核心協(xié)議程序，特別適合傳統(tǒng)行業(yè)的產(chǎn)品改造和升級，而且極其方便;CS6208把原來需要單片機和MAC控制器兩個芯片才能解決的網(wǎng)絡(luò)接入問題集成到了一起，從而大大降低了產(chǎn)品的成本;此外，它的節(jié)能機制更加科學(xué)高效，CPU核僅工作在1.8V。系統(tǒng)工作在60MHz時，如果輸入電壓為5V，典型電流值為258mA在節(jié)能模式下僅為128mA。 圖1 2　引腳功能及芯片主要特點 2.1 引腳功能 圖1所示是CS6208的引腳排列。 2.2 主要特點 CS6208內(nèi)部的功能模塊組成框圖如圖2所示。其主要特點如下： ●CPU 基于8051體系結(jié)構(gòu)的硬件平臺，它的時鐘在內(nèi)部可編程，系統(tǒng)最高可工作在60MHz。 ●存儲器結(jié)構(gòu) 片內(nèi)有65k字節(jié)ROM和32k字節(jié)的RAM存儲器，外部最多可以擴展到98k字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器和131k字節(jié)程序存儲器。

●串口和計數(shù)器 全雙工的通用串口和計數(shù)器，與8051單片機相類似，同時，該芯片內(nèi)部還集成有看門狗電路，而且其串口具有增強的自動地址識別和幀檢錯功能。 ●中斷 具有8個中斷源和3個中斷優(yōu)先級。 ●網(wǎng)絡(luò)接口 集成有10/100MHz以太網(wǎng)控制器和IEEE 802.3 7線ENDEC接口?內(nèi)部有發(fā)送緩沖區(qū)和接收緩沖區(qū)，通過硬件能夠自動計算各類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧中的校驗和。 ●I/O 帶有4個8位數(shù)字雙向通用I/O，它們具有超強驅(qū)動能力以及3.3V和5V的輸入輸出能力。 ●協(xié)議 編制的應(yīng)用程序可以訪問TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，同時支持ARP、ICMP、IP、UDP、TCP、DNS、DHCP、HTTP等常用協(xié)議和軟件，用戶也可根據(jù)需要增加自己的協(xié)議。 ●A/D

內(nèi)含四通道7位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。 ●電源管理 具有可編程的自動監(jiān)測掉電和復(fù)位模式，CPU核工作在1.8V。 3 工作原理 CS6208物理層支持以太網(wǎng)接口和RS232串口的點到點協(xié)議。在CS6208中，每一個以太網(wǎng)的發(fā)送緩沖區(qū)是1.5k字節(jié)，其接收緩沖區(qū)也經(jīng)常使用的，因為數(shù)據(jù)有時是以猝發(fā)形式收到的，因此，當(dāng)收到數(shù)據(jù)時，就把收到的數(shù)據(jù)放到這個緩沖區(qū)中，然后由數(shù)據(jù)鏈路層直接從該緩沖區(qū)取走數(shù)據(jù)。鏈路層通常包括操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動程序和計算機中對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口卡，它們將一起處理與電纜的物理接口細(xì)節(jié)數(shù)據(jù)，其緩沖區(qū)可用來暫時存儲要發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)幀。網(wǎng)絡(luò)層則處理分組在網(wǎng)絡(luò)中的活動，比如分組的選路等。傳輸層可為兩臺主機的應(yīng)用程序提供端到端的通信。在TCP/IP協(xié)議族中有兩個互不相同的協(xié)議TCP和UDP;其中TCP為兩臺主機提供可靠的數(shù)據(jù)通信，而UDP則提供一種簡單的服務(wù)。對于TCP發(fā)送過程而言，應(yīng)用程序把數(shù)據(jù)先寫到緩沖區(qū)中，再寫到TCP的發(fā)送緩沖區(qū)，然后寫到數(shù)據(jù)鏈路層的緩沖區(qū)，最后再通過以太網(wǎng)發(fā)送緩沖區(qū)到網(wǎng)絡(luò)上。TCP的接收數(shù)據(jù)過程與此類似，每一個TCP套節(jié)字的接收緩沖區(qū)是可選的，如果應(yīng)用程序要使用這個接收緩沖區(qū)，那么傳輸過來的數(shù)據(jù)就先寫到這個緩沖區(qū)中，之后再從這里取走，如果沒有這個接收緩沖區(qū)，接收來的數(shù)據(jù)就會直接送給應(yīng)用程序。在這種情況下，對于UDP來說，其過程還相對簡單，應(yīng)用程序只要把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)鏈路層緩沖區(qū)中，然后通過以太網(wǎng)發(fā)出去即可，而應(yīng)用層則要負(fù)責(zé)處理特定的應(yīng)用程序細(xì)節(jié)，這就要求每一個應(yīng)用程序都有自己的緩沖區(qū)，這在一些標(biāo)準(zhǔn)的TCP應(yīng)用程序(如POP3、SMTP、HTTP、FTP)中是很常見的。具體的數(shù)據(jù)處理過程見圖3所示，圖中箭頭所指是數(shù)據(jù)的流向。

4　CS6208的應(yīng)用 CS6208特別適用于網(wǎng)絡(luò)傳輸，尤其是在接入到Internet時，可以非常方便地用于社區(qū)安全管理、監(jiān)控、家居安全、小型儀器設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化升級和信息家電等。原來需要專門工具、軟件，且需花費很長的研發(fā)時間才能實現(xiàn)的遠程管理和控制，現(xiàn)在使用普通IE或者NetScape等常用瀏覽器軟件，通過Internet即可實現(xiàn)遠程訪問和控制，因而是信息家電等設(shè)備In-ternet化升級換代的有力工具。它的處理速度能夠達到一般網(wǎng)絡(luò)接入的要求，由于CS6208支持ARP、ICMP、IP、UDP、TCP、DNS、DHCP、HTTP等常用協(xié)議，且應(yīng)用技術(shù)門檻極低，因而無需用戶自己開發(fā)TCP/IP等核心軟件，特別適合傳統(tǒng)行業(yè)的產(chǎn)品改造和升級;同時它也可以實現(xiàn)RS232到以太網(wǎng)口的傳輸，以使數(shù)據(jù)輕松接入網(wǎng)絡(luò)。CS6208的外部數(shù)據(jù)輸入端可以是SRAM或者FIFO接口，數(shù)據(jù)經(jīng)處理后直接發(fā)送至局域網(wǎng)或者連接到Internet用戶，而且CS6208的雙向通用串口和兩個I2C總線接口可以方便地擴展使用。圖4是筆者用CS6208設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)攝像機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)服務(wù)器子系統(tǒng)(圖像壓縮模塊圖中未畫)。在該系統(tǒng)中，CS6208作為服務(wù)器，壓縮系統(tǒng)模塊不斷地把圖像數(shù)據(jù)寫到FIFO中，CS6208則不斷從FIFO中讀取數(shù)據(jù)并進行處理，然后通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到局域網(wǎng)或因特網(wǎng)上。圖中的EEPROM是用來存儲CS6208程序的，串口EEPROM通過I2C總線來配置服務(wù)器的IP地址、MAC地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)等信息，主機可以選擇直接通過左側(cè)串口對CS6208服務(wù)器進行控制，從而大大方便用戶的使用。實際使用證明：該系統(tǒng)工作非常穩(wěn)定可靠，具有較高的數(shù)據(jù)吞吐量。