TMS320C54x DSP的以太网接口设计_DSP论文

    关键词：以太网 dsp 接口

以太网产品供应商多、用户组网方便、费用低。以太网是当今最受欢迎的局域网之一，而数字信号处理器（dsp）正加速进入嵌入式应用领域，如何将dsp与以太网连接起来，实现dsp与dsp或dsp与计算机间的网络互连显得非常重要。目前还未见到自带以太网接口的dsp，本文介绍以太网控制器rtl8019as的主要特点、性能及操作方法，并给出tms320c54x dsp（以下简称c5402）通过rtl8019as与以太网互连的接口方法。

1 rtl8019as介绍

rtl8019as是台湾readlted公司生产的以太网控制器，支持ieee802.3；支持8位或16位数据总线；内置16kb的sram，用于收发缓冲；全双工，收发同时达到10mbps；支持10base5、10base2、10baset,并能自动检测所连接的介质，在isa总线网卡中占有相当比例。rtl8019as与主机有3种接口模式，即跳线模式、pnp模式和rt模式。本文主要介绍便于dsp应用的跳线模式，因此下面主要介绍与跳线模式有关的引脚、寄存器及操作。

1.1 引脚介绍

rtl8019as可提供100脚的tqfp封装，其引脚可分为电源及时钟引脚、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，因此不介绍rtl8019as与自举rom、初始化eeprom接口的引脚。其余各部分引脚的功能如表1所示。

表1 rtl8019as部分引脚

1.2 寄存器介绍

rtl8019as片内寄存器分为ne2000寄存器组和pnp寄存器组（本文不介绍pnp寄存器组）。ne2000寄存器组地址如表2所示。ne2000寄存器分为4页，都映射到16个i/o端口地址上。主机通过命令寄存器（cr）中的ps0、ps1位来寻址不同的页，通过16个i/o口地址来寻址页内寄存器。

表2 rtl8019as 寄存器地址表

1.3 rtl8019as与主机的接口模式

rtl8019as与主机的接口模式有三种，即跳线模式、pnp模式和rt模式，见表3。

表3 rtl8019as的接口模式

（1）跳线模式 这种模式与早期的网络控制器兼容。rtl8019as的端口基地址、中断口等都由开关或跳线器决定。跳线模式简单，但配置资源麻烦。

（2）pnp模式 与微软的pnp协议兼容。在这种模式下，rtl8019as的端口基地址、中断口等都由eeprom93c46设定，但需要进行pnp芯片的识别，不便与dsp接口。

（3）rt模式 为了避免pnp模式下的pnp芯片识别和配置过程，readlted公司提供rt模式。在rt模式下，rtl8019as的端口基地址、中断口等也是由eeprom93c46决定的。

2 rtl8019as与传输介质的连接

rtl8019as可与双绞线或同轴电缆接口，连接方法如图1所示。介质选择由引脚pl1、pl0决定，另外，rtl8019as还自动测试介质连接是否成功。

图1中，ns8392是同轴电缆驱动/接收器，其电源应与rtl8019as的电源隔离，一般使用一个dc-dc电源转换器得到该隔离电源。16pt-005a内有3个耦合变压器，用来传输信号，同时抑制来自介质的共模噪声/干扰。20f001n是双绞线驱动/接收器，内部也有2个传输变压器。

3 dsp与rtl8019as的接口

为了简化dsp网络接口的软、硬件设计，不使用远程自举加载功能，并且选用跳线接口模式。用c5402的扩展i/o口代替跳线器对rtl8019as进行初始化配置，这样既省去了93c46，又避免了跳线器更改变资源配置的麻烦。rtl8019as的总线接口是与isa总线兼容的，虽然不能与c5402的外部总线直接接口，但是只要进行一些简单的逻辑变换就可以了。另外，c5402的总线电平是3.3v的，而rtl8019as的接口电路是5v的，二者接口时要使用电平转换器。c5402与rtl8019as的接口如图2所示。

（1）地址总线 rtl8019as的20根地址线主要是为了读/写自举rom，对于i/o端口寻址来说只要16根地址线就足够了，因此将dsp的地址总线a0～a15与rtl8019as的地址总线sa0～sa15相连，而sa16～sa19全部接地。由于dsp系统无dma控制器，因此将rtl8019as的aen引脚也接地。

（2）数据总线rtl8019as的iocs16引脚接高电平，选择16位数据总线方式，并且使用了电平转换器。

（3）中断连接 虽然rtl8019as有7个中断输出，但只要从中选择一个送往c5402的外部中断输入口就可以了。中断接口也使用了电平转换器。

（4）读/写控制c5402的i/o口控制信号is、iostrb、r/w等信号经过74hact139译码后与rtl8019as的ior、iow连接。由于c5402的i/o口读/写速度很快，因此将rtl8019as的iochrdy信号与c5402的外设准备好信号ready相连。另外，将smemr和smemw引脚接高电平，屏蔽了远程自举加载功能。

（5）初始化配置 用c5402的一个扩展输出口代替跳线器来指定rtl8019as的i/o口基地址、中断输出口、介质类型，并用一个输出信号作为rtl8019as的复位信号。rtl8019as复位结束时采样这些配置引脚，并根据引脚状态初始化其内部的配置寄存器。

4 rtl8019as的编程

可以用查询方式或中断方式对rtl8019as进行操作。rtl8019as复位初始化后，程序员应对表2中的部分寄存器进一步初始化，然后才能发送数据或接收数据。rtl8019as内置16kb的sram，可作为接收缓冲区和发送缓冲区。缓冲区分为64页，页范围为0x40～0x80，每页256个字节。由pstart和pstop寄存器来设定接收缓冲器的页范围，由rsar0、1和rbcr0、1寄存器来设定发送缓冲器的页范围。curr指向接收到帧的起始页，boundary指向还未读帧的起始页。当curr到达了接收缓冲页的底部与pstor相等时，curr又会指向pstart处。

（1）查询方式 在查询方式下，通过curr和boundary两个寄存器的值来判断是否收到一帧数据。当boundary与curr不等时，说明接收缓冲区接收到了新的帧，主程序读取数据后，以读取帧的第二个字节（下一帧的页地址）更新boundary，主程序循环跟踪curr和boundary达到接收数据的目的。主程序发送一帧数据时，先要查tsr寄存器判断上一帧是否发送完毕。

（2）中断方式 在实际的dsp应用系统中常采用中断方式。当一帧数据发送结束、接收到一帧数据或出错等事件发生时，rtl8019as向dsp申请中断，dsp响应中断后根据中断状态寄存器的内容进行相应的处理。

rtl8019as性价比高，与dsp连接方便，二者的结合将大大拓宽dsp的应用范围。带有以太网接口的dsp应用系统可以通过双绞线或同轴电缆与pc机构成一个高速局域网，并且dsp可以通过pc机接入互连网，进一步延伸dsp的应用领域。