單芯片以太網(wǎng)瘦服務(wù)器的實(shí)現

摘　要：MC9S12NE64是內置以太網(wǎng)MAC層和PHY層的16位網(wǎng)絡(luò )單片機。本文介紹如何在開(kāi)發(fā)之初，為NE64建立硬件開(kāi)發(fā)平臺和軟件調試平臺，以及如何利用開(kāi)放源代碼，在NE64上實(shí)現單芯片的以太網(wǎng)服務(wù)器。
 
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C；嵌入式；以太網(wǎng)；服務(wù)器
 
引言
 
　　隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )應用的推廣，網(wǎng)絡(luò )的概念逐漸由PC向工控模塊上轉移，如何充分利用網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，進(jìn)行數據采集或者遠程控制越來(lái)越受到了行業(yè)的關(guān)注。
 
　　進(jìn)行以太網(wǎng)服務(wù)器的開(kāi)發(fā)時(shí)，一般的做法是MCU或者DSP加上網(wǎng)卡芯片。這樣做可以根據設計應用的領(lǐng)域，選擇速度資源合適的控制芯片，和外擴芯片配合，達到功能和成本的最優(yōu)化。如果控制芯片中能夠集成以太網(wǎng)的MAC層和PHY層，以此開(kāi)發(fā)的系統當然會(huì )在靈活性方面更勝一籌。Freescale公司在最近推出的網(wǎng)絡(luò )芯片MC9S12NE64便是在集成度方面的一次開(kāi)拓性嘗試。
 
MC9S12NE64單片機特點(diǎn)
 
　　MC9S12NE64是Freescale公司在2004年推出的一款S12系列的網(wǎng)絡(luò )單片機。它內部集成了以太網(wǎng)控制模塊和以太網(wǎng)物理層驅動(dòng)模塊，兼容IEEE 802.3標準。和常用的網(wǎng)卡芯片一樣，NE64的工作模式能夠設定為10Mbps/100Mbps全雙工/半雙工，并且擁有自適應的功能，可以滿(mǎn)足不同物理環(huán)境的要求。
 
　　NE64芯片與一般網(wǎng)卡芯片不同的是它的以太網(wǎng)緩沖區的設計，一般網(wǎng)卡芯片使用FIFO作為緩沖區，這種設計可以最大限度的發(fā)揮緩沖區的作用。NE64內部則是使用3塊RAM作為緩沖區，兩塊用于接收，一塊用于發(fā)送，而且RAM大小可以用戶(hù)設定。因為用于控制，以太網(wǎng)數據包一般少用到1.5KB的最大傳輸，所以這種用戶(hù)設定大小的緩沖RAM帶來(lái)了應用上的靈活性，而節約下來(lái)的RAM也可以被用戶(hù)程序使用。
 
　　NE64的CPU是速度為50MHz的明星內核（Star Core），總線(xiàn)時(shí)鐘可以達到25MHz，此外它還有8KB的片內RAM和64KB的片內Flash，因此只是一塊NE64芯片，就可以在眾多中低端網(wǎng)絡(luò )應用領(lǐng)域取代以往的外擴芯片設計模式。
 
　　除了以上資源以外，MC9S12NE64內部還集成8路10位ADC，各種串口（2個(gè)SCI、1個(gè)SPI、1個(gè)I2C），以及一些單片機常用模塊，如定時(shí)器、振蕩器等，功能足夠強大。
 
　　NE64的封裝形式有112引腳LQFP和80引腳QFP兩種，112引腳的封裝形式引出了總線(xiàn)擴展用的幾組I/O，便于總線(xiàn)的擴展。
 
在線(xiàn)開(kāi)發(fā)方法
 
　　對于新型單片機，最重要的是要熟知它的特性，建立開(kāi)發(fā)環(huán)境，然后著(zhù)手開(kāi)發(fā)。筆者制作了基于NE64的硬件開(kāi)發(fā)平臺，同時(shí)繼承實(shí)驗室以前的積累，編寫(xiě)了片上調試監控程序，用于軟件調試。以此為開(kāi)發(fā)環(huán)境，實(shí)現了一個(gè)以太網(wǎng)服務(wù)器，用于以太網(wǎng)數據和串口數據的轉換，詳細介紹如下。
 
硬件開(kāi)發(fā)