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基于AT91RM9200的以太网接口模块设计

来源:    作者:     发布时间:2015-06-01 20:29:42     点击数:

SDRAM存储器的作用是存放系统运行时的程序和数据,掉电后该部分程序和数据会丢失。设计中使用两片数据宽度为16位的SDRAM并为一个具有32位数据宽度的SDRAM模块,以充分发挥微处理器32位数据宽度的高性能。设计所使用的芯片是HY57V561620,其存储容量为32 MB,工作电压为3.3 V,采用54引脚TSOP封装,16位数据宽度,支持自动刷新和自刷新。AT91RM9200需要以下引脚与HY57V561620对应相连:D[0:31],A[2:11],A[13:14],NBS0,N:BSl,NBS2,NBS3,SDCKE,SDCK,SDCS,RAS,CAS,SDWE。这里特别注意:A12引脚不使用。
2.5 JTAG接口电路设计
JTAG是一种国际标准测试协议,主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试,是开发、调试嵌入式系统的一种简洁高效的手段。它有两种接口标准:14针接口和20针接口。该设计中选择20针接口标准。JTAG调试接口设计是否标准,直接影响到硬件平台是否能够连接ARM仿真器。所以在设计时,有以下几点需要注意:
(1)尽可能按照标准的20针接口设计。如果设计成14针接口,一定要严格按照14针接口对应于20针接口的对应关系来电感器的用途设计。
(2)nTRST和nRESET、引脚不用时,要用10 kΩ的电阻拉高,否则JTAG上这两个引脚的信号不确定,会造成ARM调试器不能正常连接目标系统。
(3)JTAG上输出的信号都要用10 kΩ的电阻拉高。
2.6 UART、串行接口电路设计
AT91RM9200的UASRT作为同步/异步串行接口,在调试状态下作为调试串口;在正常工作状态下为一般串行口使用,可以通过RS 232实现与其他设备的通信。该设计中的UART、接口芯片是MAX3232,其工作电压为3.3 V,16引脚SOIC封装。其最为简单且常用的是三线制接法,即地线,接收数据线和发送数据线三脚对应相连。
在完成以上几部分电路设计后,基于AT91RM9200的嵌入式系统就具有了安全可靠的工作条件,也为下面的扩展以太网接口设计打下了良好的基础。


3 以太网接口设计
在ARM系统中,以太网接口是与远程机模压电感器进行通信及调试的基础,还可以进行内部局域网和互联网间的通信。而基于ARM的系统若没有以太网接口,其应用价值就会大打折扣。因此,就整个嵌入式系统而言,以太网接口电路是必不可少的,但同时也是相对复杂的。
从硬件的角度看,以太网接口电路主要由MAC控制器和物理层接口(PHY)两大部分构成。该设计中所用到的以太网接口芯片RTL8019AS,其内部结构包含这两部分。RTL8019AS是一款高集成度的以太网控制芯片,具有8/16位总线模式,集成了IEEE802.3协议标准的MAC层和PHY层的性能,与NE2000相兼容,支持以太网全双工通信方式;支持UTP,AUI和BNC自动检测,支持16位I/O基本地址选项和额外I/O地址输入/输出完全解码方式;支持存储器瞬时读写,收发可同时达到10 Mb/s的速率,内置16 KB的SRAM,可以方便地与微处理器进行连接。它支持多种嵌入式处理器芯片,内置有FIFO缓存器用于发送和接收数据。
3.1 以太网接口工作原理
使用RTL8019AS作为以太网的物理层接口,它的基本工作原理是:在收到由主机发来的数据包后,侦听网络线路。如果线路忙,它就等到线路空闲为止,否则,电感器生产厂家立即发送该数据帧。在发送过程中,首先为数据包添加帧头(包括前导字段和帧开始标志),然后生成CRC校验码,最后将此数据帧发送到以太网上。
在接收过程中,它将从以太网收到的数据包在经过解码、去帧头和地址校验等步骤后缓存在片内。在CRC校验通过后,它会根据初始化配置情况,通知RTL8019AS收到了数据包。最后,用某种传输模差模电感器式(I/O模式、Memory模式、DMA模式)传到ARM系统的存储区中。
3.2 硬件电路设计
用RTL8019AS芯片设计的以太网控制器相关电路,可以通过RJ45连上以太网,在判断网卡芯片是否工作正常时,有两个依据,一是看状态指示LED是否有闪烁;二是用专用网络监听工具软件进行监听。在本设计中用两个LED指示灯表示接收和发送状态,当有网络连接且收发数据包时,LED闪烁。此外,网卡芯片单独不能工作,还必须有一个网络变压器在RJ45接口和网卡芯片中间进行电平转换,该设计中所用的电平转换器是20F001N。另外要特别注意,由于RTL8019AS的复位引脚是高电平有效,而AT91RM9200的NRST引脚是低电平有效,所以不能直接将两个引脚进行连接。该设计所用的解决方法是:在两引脚间加上一个共一体成型电感器发射极的三极管,利用它的反相作用,来达到两个复位引脚间的电平匹配。同时,为了提高数据的传输速率,需要将网卡芯片设计成16位的数据通道,这就要求将RTL8019AS的IOCSl6B引脚用电阻上拉来达到设计目的。RTL8019AS与AT91RM9200进行连接还需要以下引脚:NOE,NEW,NCS2,D[O:15],一条中断线IRQ0以及地址线A[O:4](设计RTL8019AS的I/O基地址为300H,所以只需要SA[O:4]接A[O:4],而A[5:19]只需要接地即可)。至此,硬件电路已经设计完毕,整个电路的结构框图如图1所示。1

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