基于W5100的DSP快速網(wǎng)絡(luò)接入解決方案

1、基于w5100的dsp快速網(wǎng)絡(luò)接入解決方案現(xiàn)代數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域中，越來越多的現(xiàn)場采集設(shè)備需要擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)功能以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)傳輸。以太網(wǎng)以其低成本，易于集成，傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)勢使其得到了廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的以太網(wǎng)解決計劃，往往采納主控cpu銜接物理層接口芯片，在主控器內(nèi)編寫以太網(wǎng)通信協(xié)議。這種辦法需要編寫繁瑣的程序并且耗費大量的時光調(diào)試。因為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議普通都比較大，寫入軟件后穩(wěn)定性欠佳，不利于系統(tǒng)的迅速開發(fā)與穩(wěn)定運行，而且客戶不時會有新的需求。這種用軟件實現(xiàn)的方式很難滿足頻繁更新升級的要求。因此，一種方式就是將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的處理自立于系統(tǒng)處理器之外，讓應(yīng)用程序與資料的輸入輸出分離執(zhí)行于不同的硬件，來適應(yīng)多方面

2、的條件。它將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的處理分成一個由特定處理器執(zhí)行的控制部分和一個硬件線路部分，這種方式的優(yōu)點是具有較短的開發(fā)周期與較高的彈性，而且能夠增強穩(wěn)定性并有效降低主cpu負(fù)擔(dān)，模塊化的設(shè)計也便于以后系統(tǒng)的升級。北京博控有限公司推出的高速硬件以太網(wǎng)協(xié)議芯片w51o0，很好的解決了上述問題。它本身集成了高度成熟的tcpip協(xié)議棧、以太網(wǎng)mac層、phy層等，支持tcp、udp、ipv4、icmp、arp、igmp和pppoe等協(xié)議，這些協(xié)議已經(jīng)在無數(shù)領(lǐng)域經(jīng)過了多年的驗證。它支持4個自立的socket通信，內(nèi)部16 kb的發(fā)送接收緩沖區(qū)可迅速舉行數(shù)據(jù)交換，最大有效通信速率可達(dá)25 mbps。用法w5100

3、不需要考慮以太網(wǎng)的控制，只需要舉行容易的端口(socket)編程，像拜訪外部存儲器一樣容易。它提供兩種并行接口(挺直總線與間接總線)以及串行spi接口。w5100大大削減了硬件接口設(shè)計和網(wǎng)絡(luò)編程的工作量，并且可以實現(xiàn)牢靠穩(wěn)定運行的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于各種平安檢測、電力系統(tǒng)的測量監(jiān)控音視頻傳輸、遠(yuǎn)程信息傳輸?shù)阮I(lǐng)域。圖1為w5100的系統(tǒng)構(gòu)架圖。例如，將以太網(wǎng)技術(shù)引入以為核心的系統(tǒng)，使dsp芯片具備網(wǎng)絡(luò)銜接功能，pc就通過網(wǎng)卡與dsp嵌入式模塊舉行大量數(shù)據(jù)交換并對其舉行控制。下面給出了一種tms320f2812(簡稱f2812)和w5100相結(jié)合的嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，應(yīng)用程序由dsp來執(zhí)

4、行，而網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的處理與數(shù)據(jù)的傳輸則由w5100來實現(xiàn)。在舉行系統(tǒng)設(shè)計時不必考慮網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的詳情，只需要說明并執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)芯片傳送過來的命令和數(shù)據(jù)就可以實現(xiàn)與internet網(wǎng)絡(luò)銜接，且不需要操作系統(tǒng)的支持，具有接口容易，編程便利等特點。系統(tǒng)框圖2所示。從圖2中可以看出，需要檢測或傳輸?shù)男盘柡蛿?shù)據(jù)可以通過f2812豐盛的外設(shè)接口挺直輸入，并且可以按照實際需要由dsp芯片對其舉行預(yù)處理工作，然后傳輸至w5100芯片，完成網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的處理，再通過自帶的rj45網(wǎng)口傳至pc機(jī)。同理，由pc機(jī)發(fā)出的控制命令或是傳出的數(shù)據(jù)，也可反方向地傳輸至dsp的信號和數(shù)據(jù)輸出端，實現(xiàn)了dsp嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)采集與傳輸。

5、jtag接口用來按照詳細(xì)要求燒寫程序到dsp內(nèi)部的flash，外擴(kuò)ram用于處理傳輸過程中的數(shù)據(jù)，sd存儲卡用于存儲數(shù)據(jù)，它們使得數(shù)據(jù)的處理變得越發(fā)靈便。網(wǎng)絡(luò)傳輸狀態(tài)指示燈反映了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r狀態(tài)。w5100與微處理器芯片的接口方式有3種：挺直總線接口模式、間接總線接口模式和spi模式。其中挺直總線接口模式適用于大數(shù)據(jù)量傳輸?shù)臓顩r；spi模式的接口連線較少，適用于數(shù)據(jù)量不大，傳輸速率相對較低的狀況；間接總線接口模式下的數(shù)據(jù)傳輸性能則介于它們兩者之間。在本系統(tǒng)中選用挺直總線接口模式，以最大限度地提高數(shù)據(jù)的傳輸速率。圖3為挺直總線接口模式的硬件結(jié)構(gòu)框圖。通過譯碼電路將外擴(kuò)ram和w5100映射到f

6、2812的zone2區(qū)，w5100占用從0x90000到0x98000共32k的地址空間。f2812和w5100的接口電平都是33 v，不需要電平轉(zhuǎn)換器，可以挺直銜接。f2812的gpioa0作為w5100的復(fù)位信號，兩者的讀寫信號線以及地址線和數(shù)據(jù)線挺直相連，w5100的中斷信號線挺直接入f2812的外部中斷xintl。不難看出，該模式下硬件電路的設(shè)計相對容易，形式類似于dsp芯片外擴(kuò)ram，只是增強了復(fù)位和中斷兩條控制線。就f2812而言，對w5100的操作與讀寫ram一樣。圖3中，w5100的公共寄存器用來設(shè)置w5100的工作模式、中斷向量、ip地址、網(wǎng)關(guān)地址、子網(wǎng)掩碼、物理地址、超時值

7、等相關(guān)信息；套接字寄存器平均分為4部分，對4個自立的網(wǎng)絡(luò)通道單獨設(shè)置；發(fā)送和接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)用來存放暫時數(shù)據(jù)。通過設(shè)置w5100內(nèi)部的控制寄存器，設(shè)計者徹低可以像在局域網(wǎng)中配置ip地址一樣容易地配置設(shè)計的系統(tǒng)，通過靈便創(chuàng)建和挑選tcp和udp套接字(socket)來完成網(wǎng)上的數(shù)據(jù)交換。w5100支持多種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。本系統(tǒng)中采納tcpip協(xié)議的服務(wù)器模式，接收pc機(jī)的指令并執(zhí)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和傳輸工作。程序包括6個子模塊：初始化模塊、創(chuàng)建socket模塊、網(wǎng)絡(luò)銜接模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、關(guān)閉socket模塊。初始化模塊主要完成對dsp自身的初始化和對w5100的初始化。dsp的初始化任務(wù)主要是設(shè)置中斷和按照詳細(xì)要求設(shè)定接口參數(shù)。w5100的初始化包括對網(wǎng)關(guān)、子網(wǎng)掩碼、ip地址、mac地址的設(shè)置。依托w5100完美的tcpip協(xié)議處理功能，使dsp在沒有操作系統(tǒng)的支持下接入internet網(wǎng)絡(luò)，具有容易、牢靠、價格低廉等優(yōu)點，具有十分好的應(yīng)用前景。固然，w5100也可以與51、等微控制器完善結(jié)合用法，迅速提供穩(wěn)定牢靠的網(wǎng)絡(luò)接入能力。目前，w5100在家庭網(wǎng)絡(luò)、串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)