W5100器件的特性及在TCP/IP網(wǎng)絡通信中的應用分析

W5100是WIZnet公司最新推出的固件網(wǎng)絡芯片，它是在W3150A+的基礎(chǔ)上，集成了以太網(wǎng)物理層RTL8201CP核，因此W5100集TCP/IP協(xié)議棧、以太網(wǎng)MAC和PHY為一體。W5100支持TCP，UDP，ICMP，IGMP，IPv4，ARP，PPPoE，Ethernet等網(wǎng)絡協(xié)議；支持4個獨立的Socket通信，內(nèi)部16K字節(jié)的發(fā)送/接收緩沖區(qū)可快速進行數(shù)據(jù)交換，最大通信速率達到25Mbps；提供多種總線（兩種并行總線和SPI總線）接口方式，可以很方便地與各種單片機連接。

W5100器件的推出，大大簡化了硬件電路設計，使單片機系統(tǒng)在沒有操作系統(tǒng)的支持下，真正實現(xiàn)了單芯片接入Internet的理想。

芯片介紹

W5100有如下特性：

· 與MCU多種接口選擇，直接總線接口、間接總線接口和SPI總線；

· 支持硬件TCP/IP協(xié)議： TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE, Ethernet；

· 支持ADSL連接 （支持PPPOE協(xié)議，帶PAP/CHAP驗證）；

· 支持4個獨立的端口（Sockets）連接；

· 內(nèi)部16K字節(jié)存儲器作TX/RX緩存；

· 內(nèi)嵌10BaseT/100BaseTX以太網(wǎng)物理層，支持自動應答（全雙工/半雙工模式）；

· 支持自動極性變換（MDI/MDIX）；

· 多種指示燈輸出（Tx，Rx，F(xiàn)ull/Duplex，Collision，Link，Speed）；

· 0.18?m CMOS工藝；

· 3.3V工作電壓，I/O口可承受5V電壓；

· LQFP80無鉛封裝，符合環(huán)保要求。

W5100的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

典型應用

1.網(wǎng)絡考勤機/門禁系統(tǒng)

W5100在網(wǎng)絡考勤機/門禁系統(tǒng)中的應用如圖2所示，使用MCS-51單片機以直接總線方式與W5100接口，組成了一個具有網(wǎng)絡功能的考勤機/門禁設備，這種考勤機/門禁系統(tǒng)廣泛應用在公司寫字樓、商場/超市、住宅小區(qū)等場所的管理。

考慮到考勤機/門禁系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量不大，數(shù)據(jù)傳輸速率相對于其它實時系統(tǒng)來說不是很高，因此單片機可以采用SPI接口與W5100連接。而讀卡器芯片TRH031M也可用使用SPI接口，因此它們可以共用總線，使硬件系統(tǒng)更加簡單。

2.網(wǎng)絡電力儀表

W5100應用在電力儀表中，可以及時采集電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)在本地/遠程的數(shù)據(jù)采集、故障分析判斷。網(wǎng)絡儀表主要應用在發(fā)電廠、變電站、配電站、工廠電力系統(tǒng)等領(lǐng)域，也可以用于居民電量管理。

用W5100實現(xiàn)網(wǎng)絡電力儀表結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.數(shù)字電視前端設備

數(shù)字電視前端設備種類很多，有諸如衛(wèi)星接收機、數(shù)字編碼器、數(shù)字復用器、數(shù)字加擾機及QAM調(diào)制器等等。

W5100可以用在數(shù)字電視前端設備中，以建立起設備與控制臺之間、設備與設備之間的網(wǎng)絡通道。由于W5100內(nèi)部具有4個完全獨立的端口，高速的數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)吞吐能力，不僅可以傳輸一般的控制信息，還可以傳輸音視頻信號。

W5100“3合1”的功能可以滿足各種單片機在沒有操作系統(tǒng)的支持下接入Internet網(wǎng)絡，簡單、可靠，價格低廉，已廣泛應用于各種安全監(jiān)測、電力系統(tǒng)的測量監(jiān)控、音視頻傳輸、遠程信息傳輸?shù)阮I(lǐng)域。隨著嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡化的廣泛應用，相信W5100一定會被更多的工程師所喜歡。深圳市謝氏電子與浩然電子聯(lián)合致力于WIZNET 嵌入式系統(tǒng)在中國的推廣與應用。