網(wǎng)卡芯片接口電路 - 基于ENC28J60+AS3990的網(wǎng)絡(luò)UHF讀寫(xiě)器設(shè)計(jì)

　　ENC28J60是Microchip公司生產(chǎn)的28引腳獨(dú)立以太網(wǎng)控制器，它內(nèi)置了10 Mbps以太網(wǎng)物理層器件和介質(zhì)訪問(wèn)控制器，符合IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)，特別適合于嵌入式設(shè)備的入網(wǎng)解決方案。ENC28J60通過(guò)SPI接口與控制器LPC2138交互，網(wǎng)卡芯片接口電路如圖3所示。SO、SI、SCK為SPI接口的3條總線，CS為ENC28J60的片選信號(hào)，中斷信號(hào)INT和WOL分別連接到主控制器的EINT3和EINT1上。芯片ENC28J60的2條差分接收引腳TPIN和2條差分發(fā)送引腳TPOUT外接在一個(gè)1:1脈沖變壓器上，脈沖變壓器輸出接至網(wǎng)口座上。

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　　圖3 網(wǎng)卡芯片接口電路

　　2 軟件設(shè)計(jì)

　　網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)器軟件設(shè)計(jì)包括μC/OSII移植、LwIP協(xié)議棧移植、網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序和上層應(yīng)用程序的編寫(xiě)4個(gè)部分。軟件設(shè)計(jì)整體框架如圖4所示。

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　　圖4 軟件設(shè)計(jì)整體框架

　　2.1 μC/OSII移植

　　操作系統(tǒng)移植是LwIP協(xié)議棧移植和應(yīng)用程序編寫(xiě)的基礎(chǔ)[3],其在LPC2138上的移植內(nèi)容包括：

　　① 完成操作系統(tǒng)所需的基本配置和數(shù)據(jù)類型定義、開(kāi)關(guān)中斷函數(shù)文件OS_CPU.H的編寫(xiě)。

　?、?在文件OS_CPU.C完成堆棧初始化函數(shù)OSTaskStkInit()函數(shù)，并根據(jù)自身需求編寫(xiě)相關(guān)Hook函數(shù)。

　?、?利用文件OS_CPU_A.S完成啟動(dòng)最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的函數(shù)OSStartHighRdy、任務(wù)切換函數(shù)OSCtxSw、中斷級(jí)任務(wù)切換函數(shù)OSIntCtxSw、系統(tǒng)時(shí)鐘中斷服務(wù)函數(shù)OSTickISR的編寫(xiě)。

　?、?初始化定時(shí)器0,為系統(tǒng)提供時(shí)鐘。

　　2.2 LwIP協(xié)議棧移植

　　① 完成LwIP協(xié)議內(nèi)部使用的數(shù)據(jù)類型的定義，如u8_t、s8_t、u16_t、u32_t等。這樣使得協(xié)議棧內(nèi)部使用的數(shù)據(jù)類型不再受移植平臺(tái)處理器和編譯器的影響，增強(qiáng)了協(xié)議棧的可移植性。移植時(shí)，根據(jù)編譯器和移植平臺(tái)事先定義好這些數(shù)據(jù)類型，定義如下：

　　typedef unsignedcharu8_t;//定義8位無(wú)符號(hào)整數(shù)

　　typedef signedchars8_t;//定義8位帶符號(hào)整數(shù)

　　typedef unsignedshortu16_t;//定義16位無(wú)符號(hào)整數(shù)

　　typedef signedshorts16_t;//定義16位帶符號(hào)整數(shù)

　　typedef unsignedintu32_t;//定義32位無(wú)符號(hào)整數(shù)

　　typedef signedints32_t;//定義32位帶符號(hào)整數(shù)

　?、?定義臨界區(qū)保護(hù)函數(shù)用于開(kāi)關(guān)中斷，定義結(jié)構(gòu)體封裝宏以避免編譯器地址自動(dòng)對(duì)齊。LwIP的實(shí)現(xiàn)基于這樣一種機(jī)制，即上層協(xié)議已經(jīng)明確知道了下層所傳上來(lái)的數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，上層直接使用地址計(jì)算得到想要的數(shù)據(jù)，而避免了數(shù)據(jù)遞交時(shí)的復(fù)制與緩沖。所以需定義結(jié)構(gòu)體封裝宏，禁止編譯器的地址自動(dòng)對(duì)齊以防止數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被打亂。

　?、?實(shí)現(xiàn)與信號(hào)量和郵箱操作相關(guān)的函數(shù)[5],比如建立、刪除、等待、釋放等。LwIP使用郵箱和信號(hào)量來(lái)實(shí)現(xiàn)上層應(yīng)用程序與協(xié)議棧間、下層硬件驅(qū)動(dòng)與協(xié)議棧間的信息交互。這些函數(shù)可以通過(guò)調(diào)用μC/OSII提供的信號(hào)量、郵箱函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　?、?實(shí)現(xiàn)一個(gè)與等待超時(shí)相關(guān)的函數(shù)sys_arch_timeouts.該函數(shù)能夠返回當(dāng)前協(xié)議棧超時(shí)事件鏈表的首地址。在初始化LwIP進(jìn)程時(shí)，會(huì)同時(shí)初始化一些超時(shí)事件，如ARP超時(shí)、TCP超時(shí)等，當(dāng)某些事件等待超時(shí)后，協(xié)議棧會(huì)自動(dòng)調(diào)用一些超時(shí)處理函數(shù)作相關(guān)處理，以滿足TCP/IP協(xié)議棧的需求。

　?、?實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程的函數(shù)，可以通過(guò)操作系統(tǒng)提供的OSTaskCreate函數(shù)完成。

　　2.3 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序編寫(xiě)

　　網(wǎng)卡芯片生產(chǎn)廠商一般都提供了豐富的驅(qū)動(dòng)函數(shù)，對(duì)這些接口函數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的封裝，將接收到的數(shù)據(jù)包封裝為L(zhǎng)wIP協(xié)議棧熟悉的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將發(fā)送的數(shù)據(jù)包封裝為芯片熟悉的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。發(fā)送數(shù)據(jù)包和接收數(shù)據(jù)包的函數(shù)需要被實(shí)現(xiàn)。芯片與控制器LPC2138接口定義如下：

　　#defineSPI_SCK(0x01﹤﹤4) //P0.4

　　#defineSPI_MISO(0x01﹤﹤5) //P0.5

　　#defineSPI_MOSI(0x01﹤﹤6) //P0.6

　　#defineENC28J60_CS(0x01﹤﹤8) //P0.8

　　#defineENC28J60_INT(0x01﹤﹤9) //P0.9