嵌入式網(wǎng)絡(luò )控制器CS6208及其應用

摘要：CS6208是Myson Century公司推出的專(zhuān)門(mén)用于網(wǎng)絡(luò )控制和傳輸的芯片，它基于8051體系結構硬件平臺的支撐，使用Keil 51編譯環(huán)境，處理速度與8051系列單片機相比有很大的提高，支持IEEE 802.37線(xiàn)ＥＮＤＥＣ接口以及TCP/IP、ARP、UDP等協(xié)議，并且集成有４周期的8051和一個(gè)以太網(wǎng)接口。由于它把TCP/IP協(xié)議棧函數已封裝起來(lái)，因此，用戶(hù)只需調用它的API函數即可完成操作。文章介紹了CS6208的原理、特點(diǎn)和引腳功能，給出了CS6208的一種典型應用設計電路。

１ 概述

ＣＳ６２０８是Ｍｙｓｏｎ Ｃｅｎｔｕｒｙ公司最新推出的嵌入式網(wǎng)絡(luò )微控制器，尤其適用于一些網(wǎng)絡(luò )控制和傳輸的場(chǎng)合。該器件基于８０５１體系結構硬件平臺的支撐，使用Ｋｅｉｌ ５１編譯環(huán)境?并且處理速度比８０５１系列單片機有很大的提高。通常８０５１單片機中的１２個(gè)時(shí)鐘周期可組成一個(gè)機器周期，而在ＣＳ６２０８中只需要４個(gè)時(shí)鐘周期，因此在相同的時(shí)鐘周期下，ＣＳ６２０８的處理速度是５１系列單片機的３倍。ＣＳ６２０８將ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議棧的底層函數標準化，并把它封裝成ＡＰＩ函數。這樣，原來(lái)用戶(hù)要編寫(xiě)ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議代碼才能解決的問(wèn)題現在只需調用ＡＰＩ函數即可解決，因而大大縮短了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期；ＣＳ６２０８內部集成了４周期的８０５１和一個(gè)以太網(wǎng)控制器，并配備有標準１０ＭＨｚ以太網(wǎng)接口（包括ＭＡＣ和ＰＨＹ），同時(shí)支持ＡＲＰ、ＩＣＭＰ、ＩＰ、ＵＤＰ、ＴＣＰ、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ、ＨＴＴＰ等常用協(xié)議，應用技術(shù)門(mén)檻極低，用戶(hù)無(wú)需自己開(kāi)發(fā)ＴＣＰ／ＩＰ等核心協(xié)議程序，特別適合傳統行業(yè)的產(chǎn)品改造和升級，而且極其方便；ＣＳ６２０８把原來(lái)需要單片機和ＭＡＣ控制器兩個(gè)芯片才能解決的網(wǎng)絡(luò )接入問(wèn)題集成到了一起，從而大大降低了產(chǎn)品的成本；此外，它的節能機制更加科學(xué)高效，ＣＰＵ核僅工作在１．８Ｖ。系統工作在６０ＭＨｚ時(shí)，如果輸入電壓為５Ｖ，典型電流值為２５８ｍＡ在節能模式下僅為１２８ｍＡ。

圖1

２　引腳功能及芯片主要特點(diǎn)

２．１ 引腳功能

圖１所示是ＣＳ６２０８的引腳排列。

２．２ 主要特點(diǎn)

ＣＳ６２０８內部的功能模塊組成框圖如圖２所示。其主要特點(diǎn)如下：

●ＣＰＵ

基于８０５１體系結構的硬件平臺，它的時(shí)鐘在內部可編程，系統最高可工作在６０ＭＨｚ。

●存儲器結構

片內有６５ｋ字節ＲＯＭ和３２ｋ字節的ＲＡＭ存儲器，外部最多可以擴展到９８ｋ字節數據存儲器和１３１ｋ字節程序存儲器。

●串口和計數器

全雙工的通用串口和計數器，與８０５１單片機相類(lèi)似，同時(shí)，該芯片內部還集成有看門(mén)狗電路，而且其串口具有增強的自動(dòng)地址識別和幀檢錯功能。

●中斷

具有８個(gè)中斷源和３個(gè)中斷優(yōu)先級。

●網(wǎng)絡(luò )接口

集成有１０／１００ＭＨｚ以太網(wǎng)控制器和ＩＥＥＥ ８０２．３ ７線(xiàn)ＥＮＤＥＣ接口?內部有發(fā)送緩沖區和接收緩沖區，通過(guò)硬件能夠自動(dòng)計算各類(lèi)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧中的校驗和。

●Ｉ／Ｏ

帶有４個(gè)８位數字雙向通用Ｉ／Ｏ，它們具有超強驅動(dòng)能力以及３．３Ｖ和５Ｖ的輸入輸出能力。

●協(xié)議

編制的應用程序可以訪(fǎng)問(wèn)ＴＣＰ／ＩＰ網(wǎng)絡(luò )協(xié)議棧，同時(shí)支持ＡＲＰ、ＩＣＭＰ、ＩＰ、ＵＤＰ、ＴＣＰ、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ、ＨＴＴＰ等常用協(xié)議和軟件，用戶(hù)也可根據需要增加自己的協(xié)議。

●Ａ／Ｄ

內含四通道７位模數轉換器。

●電源管理

具有可編程的自動(dòng)監測掉電和復位模式，ＣＰＵ核工作在１．８Ｖ。

３ 工作原理

ＣＳ６２０８物理層支持以太網(wǎng)接口和ＲＳ２３２串口的點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議。在ＣＳ６２０８中，每一個(gè)以太網(wǎng)的發(fā)送緩沖區是１．５ｋ字節，其接收緩沖區也經(jīng)常使用的，因為數據有時(shí)是以猝發(fā)形式收到的，因此，當收到數據時(shí)，就把收到的數據放到這個(gè)緩沖區中，然后由數據鏈路層直接從該緩沖區取走數據。鏈路層通常包括操作系統中的設備驅動(dòng)程序和計算機中對應的網(wǎng)絡(luò )接口卡，它們將一起處理與電纜的物理接口細節數據，其緩沖區可用來(lái)暫時(shí)存儲要發(fā)送或接收的數據幀。網(wǎng)絡(luò )層則處理分組在網(wǎng)絡(luò )中的活動(dòng)，比如分組的選路等。傳輸層可為兩臺主機的應用程序提供端到端的通信。在ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議族中有兩個(gè)互不相同的協(xié)議ＴＣＰ和ＵＤＰ；其中ＴＣＰ為兩臺主機提供可靠的數據通信，而ＵＤＰ則提供一種簡(jiǎn)單的服務(wù)。對于ＴＣＰ發(fā)送過(guò)程而言，應用程序把數據先寫(xiě)到緩沖區中，再寫(xiě)到ＴＣＰ的發(fā)送緩沖區，然后寫(xiě)到數據鏈路層的緩沖區，最后再通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)送緩沖區到網(wǎng)絡(luò )上。ＴＣＰ的接收數據過(guò)程與此類(lèi)似，每一個(gè)ＴＣＰ套節字的接收緩沖區是可選的，如果應用程序要使用這個(gè)接收緩沖區，那么傳輸過(guò)來(lái)的數據就先寫(xiě)到這個(gè)緩沖區中，之后再從這里取走，如果沒(méi)有這個(gè)接收緩沖區，接收來(lái)的數據就會(huì )直接送給應用程序。在這種情況下，對于ＵＤＰ來(lái)說(shuō)，其過(guò)程還相對簡(jiǎn)單，應用程序只要把緩沖區中的數據送到數據鏈路層緩沖區中，然后通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)出去即可，而應用層則要負責處理特定的應用程序細節，這就要求每一個(gè)應用程序都有自己的緩沖區，這在一些標準的ＴＣＰ應用程序（如ＰＯＰ３、ＳＭＴＰ、ＨＴＴＰ、ＦＴＰ）中是很常見(jiàn)的。具體的數據處理過(guò)程見(jiàn)圖３所示，圖中箭頭所指是數據的流向。

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ＣＳ６２０８特別適用于網(wǎng)絡(luò )傳輸，尤其是在接入到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ時(shí)，可以非常方便地用于社區安全管理、監控、家居安全、小型儀器設備的網(wǎng)絡(luò )化升級和信息家電等。原來(lái)需要專(zhuān)門(mén)工具、軟件，且需花費很長(cháng)的研發(fā)時(shí)間才能實(shí)現的遠程管理和控制，現在使用普通ＩＥ或者ＮｅｔＳｃａｐｅ等常用瀏覽器軟件，通過(guò)Ｉｎｔｅｒｎｅｔ即可實(shí)現遠程訪(fǎng)問(wèn)和控制，因而是信息家電等設備Ｉｎ-ｔｅｒｎｅｔ化升級換代的有力工具。它的處理速度能夠達到一般網(wǎng)絡(luò )接入的要求，由于ＣＳ６２０８支持ＡＲＰ、ＩＣＭＰ、ＩＰ、ＵＤＰ、ＴＣＰ、ＤＮＳ、ＤＨＣＰ、ＨＴＴＰ等常用協(xié)議，且應用技術(shù)門(mén)檻極低，因而無(wú)需用戶(hù)自己開(kāi)發(fā)ＴＣＰ／ＩＰ等核心軟件，特別適合傳統行業(yè)的產(chǎn)品改造和升級；同時(shí)它也可以實(shí)現ＲＳ２３２到以太網(wǎng)口的傳輸，以使數據輕松接入網(wǎng)絡(luò )。ＣＳ６２０８的外部數據輸入端可以是ＳＲＡＭ或者ＦＩＦＯ接口，數據經(jīng)處理后直接發(fā)送至局域網(wǎng)或者連接到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ用戶(hù)，而且ＣＳ６２０８的雙向通用串口和兩個(gè)Ｉ２Ｃ總線(xiàn)接口可以方便地擴展使用。圖４是筆者用ＣＳ６２０８設計的網(wǎng)絡(luò )攝像機系統的網(wǎng)絡(luò )收發(fā)服務(wù)器子系統（圖像壓縮模塊圖中未畫(huà)）。在該系統中，ＣＳ６２０８作為服務(wù)器，壓縮系統模塊不斷地把圖像數據寫(xiě)到ＦＩＦＯ中，ＣＳ６２０８則不斷從ＦＩＦＯ中讀取數據并進(jìn)行處理，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到局域網(wǎng)或因特網(wǎng)上。圖中的ＥＥＰＲＯＭ是用來(lái)存儲ＣＳ６２０８程序的，串口ＥＥＰＲＯＭ通過(guò)Ｉ２Ｃ總線(xiàn)來(lái)配置服務(wù)器的ＩＰ地址、ＭＡＣ地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)等信息，主機可以選擇直接通過(guò)左側串口對ＣＳ６２０８服務(wù)器進(jìn)行控制，從而大大方便用戶(hù)的使用。實(shí)際使用證明：該系統工作非常穩定可靠，具有較高的數據吞吐量。