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1、第十七章 工业以太网,主要内容 工业以太网概要 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例,嵌入式应用技术基础教程课件,17.1 工业以太网概要,17.1 工业以太网概要,17.1.1 技术概要 随着Internet的迅猛发展，以太网已成为事实上的工业标准，TCP/IP的简单实用已深入人心，为广大用户所接受。以太网已广泛地应用于各种场合，如办公局域网、工业控制网络、因特网、智能家居等场合。现在人们俗称的以太网技术以及工业以太网技术，不仅包含了物理层和数据链路层的以太网规范，而且还包含TCP/IP协议组，即包含网络层的网际互联协议IP、传输层的传输控制协议TCP、用户数据包协议UDP等。有时甚至把应用
2、层的简单邮件传送协议SMTP、域名服务DNS、文件传输协议FTP等的应用协议都与以太网这个名词捆绑在一起。,嵌入式应用技术基础教程课件,17.1 工业以太网概要,与其他控制网络相比，工业以太网的优势主要体现在以下几个方面：低成本、易于组网，与计算机、服务器等接口方便。用户拥有成本下降。高速的数据传输速率，可提供足够的带宽。资源共享能力强。易与Internet连接。广泛的技术支持。,17.1.2 工业以太网的优势,嵌入式应用技术基础教程课件,17.1 工业以太网概要,17.1.3 工业以太网互连模型,工业以太网的物理层与数据链路层采用IEEE802.3规范，网络层与传输层采用TCP/IP协议组，
3、应用层的一部分可以沿用互联网应用协议。工业以太网标准化工作主要集中在ISO/OSI模型的应用层，需要在应用层添加与自动化相关的应用协议。下图为OSI参考模型与工业以太网的分层比较。,嵌入式应用技术基础教程课件,17.1 工业以太网概要,（）通信实时性问题 解决方案有：提高通信速率 控制网络负荷 采用以太网络的全双工交换技术 在以太网的协议中加入实时功能（2）对环境的适应性与可靠性问题（3）总线供电问题,17.1.4 工业以太网技术应解决的问题及相关措施,嵌入式应用技术基础教程课件,返回,17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例,17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例,17.2.1
4、 嵌入式以太网接口分析（1）接口组成,嵌入式应用技术基础教程课件,17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例,（2）以太网控制芯片的选择,以太网控制芯片的选择要考虑以下几个因素：主控芯片是8位MCU，选用的以太网控制芯片也必须支持8位工作模式。以太网控制芯片的缓存尽可能大。以太网控制芯片和主控芯片的数据交换方式。下表是目前市面上几种可供选用的以太网控制芯片和主要特性。,嵌入式应用技术基础教程课件,17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例,（3）以太网控制芯片RTL8019AS,1)RTL8019AS的主要性能 符合Ethernet II与IEEE802.3（10Base5、10Bas
5、e2、10BaseT）标准；全双工，收发可同时达到10Mbps的速率；内置16KB的SRAM，用于收发缓冲，降低对主处理器的速度要求；支持8/16位数据总线，8个中断申请线及16个I/O基地址选择；支持UTP、AUI、BNC自动检测，还支持对10BaseT拓扑结构的自动极性修正；允许4个诊断LED引脚可编程输出；采用CMOS工艺，功耗低。单一电源5V供电。,嵌入式应用技术基础教程课件,17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例,2)RTL8019AS的内部结构,嵌入式应用技术基础教程课件,17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例,3)RTL8019AS的逻辑功能,接收逻辑 CRC产生
6、校验逻辑 发送逻辑 地址识别逻辑 FIFO和FIFO控制逻辑 协议PCA DMA和缓冲控制逻辑,嵌入式应用技术基础教程课件,17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例,4)RTL8019AS的内部RAM地址空间分配,RTL8019AS内部有两块RAM区。一块16K字节，地址为0 x40000 x7FFFF；一块32字节，地址为0 x00000 x001F。RAM按页存储，每256字节为一页。一般将RAM的前12页（即0 x40000 x4BFF）存储区作为发送缓冲区；后52页（即0 x4C000 x7FFF）存储区作为接收缓冲区。第0页叫Prom页，只有32字节，地址为0 x00000 x
7、001F，用于存储以太网物理地址。,嵌入式应用技术基础教程课件,17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例,5)引脚介绍,RTL8019AS提供100脚的TQFP(Thin Quad Flat Pack)封装，其引脚可分为如下几类：电源及时钟引脚、网络介质接口引脚、自举ROM及初始化EEPROM接口引脚、主处理器接口引脚、输出指示及工作方式配置引脚。由于本文主要讨论非PC环境下的以太网接口，该接口不必具有即插即用功能(PnP)和远程自举加载功能，因此不需要关注RTL8019AS与自举ROM、初始化EEPROM接口的引脚。,嵌入式应用技术基础教程课件,17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设
8、计实例,硬件系统由四大部分组成：主控芯片：采用MC9S08GB60 以太网控制芯片RTL8019AS 网络隔离芯片LTL-2006 串行接口芯片MAX232,17.2.2 硬件设计,嵌入式应用技术基础教程课件,17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例,一个完整的以太网控制器驱动程序应包括以下几个基本部分：硬件初始化、发送数据程序和接收数据程序。（1）初始化以太网控制芯片 1)硬件初始化所需的工作 2)RTL8019AS的初始化程序描述 3)RTL8019AS的内存缓冲区的初始化设置说明（2）接收数据 1)接收数据过程描述 2)接收数据溢出处理（3）发送数据,17.2.3工业以太网接口驱动程序设计,嵌入式应用技术基础教程课件,返回,学习本章需要有一定的计算机网络技术知识作为基础，主要涉及到计算机网络体系结构中的物理层、数据链路层、网络层、传输层的相关知识，特别是以太网的规范和IEEE802.3标准。第1节讲述了工业以太网技术概要知识，重点掌握工业以太网技术应解决的问题及相关措施。第2节给出了基于8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例，分析了嵌入式以太网接口组成、以太网控制芯片的选取，设计了硬件电路，详细阐述了以太网接口的驱动程序设计过程：硬件初始化、发送数据程序和接收数据程序。,本章小结,嵌入式应用技术基础教程课件,返回,
