基于A(yíng)T91RM9200的以太網(wǎng)接口模塊設計

摘 要：主要介紹基于AT91RM9200處理器的以太網(wǎng)接口模塊設計，給出基于網(wǎng)絡(luò )芯片RTL8019AS的系統外圍接口相關(guān)器件選型。在硬件設計的基礎上，給出了詳細的編程思想、工作流程以及部分關(guān)鍵代碼。在此設計方案下，完全可以實(shí)現通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通信，達到嵌入式模塊之間實(shí)時(shí)控制的目的。
關(guān)鍵詞：AT91RM9200；以太網(wǎng)；RTL8019AS；嵌入式模塊

0 引 言
在Internet飛速發(fā)展的今天，網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)滲透到生活的方方面面，與網(wǎng)絡(luò )的結合已經(jīng)成為嵌入式系統發(fā)展的必然趨勢。目前，ARM微處理器已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域中得到應用，各種基于ARM微處理器的設備應用數量已經(jīng)遠遠超過(guò)了通用計算機，基于A(yíng)RM微處理器的開(kāi)發(fā)應用正成為數字時(shí)代的技術(shù)潮流。

l AT91RM9200簡(jiǎn)介
AT91RM9200是Atreel公司開(kāi)發(fā)的基于A(yíng)RM920T核的高性能，低功耗16／32位RISC微處理器，內部集成豐富的外設資源與外設接口，從而為低功耗，低成本，高性能的計算機應用提供了一個(gè)單片解決方案。適用于要求外設資源豐富，功耗低，工作穩定的工業(yè)控制等方面。
AT91RM9200微處理器最高主頻為180 MHz，其雙向、32位外部數據總線(xiàn)支持8／16／32位數據寬度，26位地址總線(xiàn)可以對最大64 MB空間進(jìn)行尋址。片內集成了非常豐富的外圍功能模塊，包括內存管理單元(MMU)、內部包含16 KB的SRAM和128 KB的ROM，16 KB的數據緩存以及16 KB的指令緩存。其外部總線(xiàn)接口控制器(EBI)，支持SDRAM，靜態(tài)存儲器，Burst FLASH以及Compact FLASH。為了提高系統性能還擴展了以下外設；增強的時(shí)鐘發(fā)生器與電源管理控制器(PMC)；系統定時(shí)器(ST)；實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)；高級中斷控制器(AIC)；4個(gè)32位PIO控制器；20通道的外設數據控制器(PDC)；10／100兆Base-T型以太網(wǎng)卡接口；4個(gè)通用同步／異步串行收發(fā)器(UASRT)以及JTAG／ICE接口等。

2 最小系統設計
硬件系統設計是嵌入式系統設計的基礎，ARM系統硬件平臺主要分為兩部分：一部分為基于A(yíng)RM處理器的最小系統；另一部分為外圍擴展電路。系統只有在硬件最小系統調試穩定的基礎上，才能靈活、輕松地擴展出其他外圍應用，所以最小系統是保證微處理器可靠工作所必須的基本電路?；贏(yíng)T91RM9200微處理器的最小系統由微處理器、電源電路、時(shí)鐘電路、復位電路、JTAG接口、存儲器模塊、串行調試接口等電路組成。
2．1 電源電路設計
在系統中AT91RM9200需要1．8 V和3．3 V電源，另外，大部分外圍器件需要3．3 V電源，小部分外圍器件還需要5 V電源，假設輸入電壓為5 V直流穩壓電源。為了得到可靠的3．3 V電壓，此處選用的電壓轉換芯片是NCPlll7ST33T3，它的輸入電壓為5 V，輸出電壓為3．3 V，最大輸出電流為0．8 A。同樣，為了得到可靠的1．8 V電壓，選用NCPlll7STl8T3，它的輸入電壓為5 V，輸出電壓為1．8 V，最大輸出電流為0．8 A。由于3．3 V和1．8 V屬于NCPlll7系列的2個(gè)固定輸出電壓，所以設計比較簡(jiǎn)單，只需要在電路中與芯片并聯(lián)2個(gè)典型值為10 tLF、的濾波電容即可。
2．2 時(shí)鐘電路設計
時(shí)鐘電路為AT91RM9200和其他外設電路提供工作時(shí)鐘。處理器內部帶有鎖相環(huán)電路，所以外接頻率比較低的晶體振蕩器，該設計用晶體振蕩器Y1(20 MHz)作為系統的主時(shí)鐘振蕩器。處理器內部還帶有實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，還需要外接32．768 kHz的晶體振蕩器。振蕩器產(chǎn)生的主時(shí)鐘和慢時(shí)鐘經(jīng)過(guò)微處理器內部2個(gè)鎖相環(huán)后，產(chǎn)生系統所需的各種主時(shí)鐘、外設時(shí)鐘以及USB器件工作時(shí)鐘。
2．3 復位電路設計
AT91RM9200有2個(gè)獨立的復位信號，即系統復位信號NRST與調試復位信號NTRSI，都是低電平有效。系統上電后，AT91RM9200必須執行一個(gè)上電復位，在過(guò)渡狀態(tài)下，它的強制復位信號為低，直到電源電壓和振蕩器工作頻率穩定為止。此外，NRST和NTRST還可以手動(dòng)復位，以方便用戶(hù)調試程序。該設計中選用的復位芯片是MAX811，再加上一個(gè)手動(dòng)按鍵，當工作電壓低于3 V或手動(dòng)復位輸入引腳被拉低時(shí)處理器復位。
2．4 存儲器模塊設計
存儲器模塊包括NOR FLASH存儲器和SDRAM存儲器。
NOR FLASH存儲器用于存儲系統運行所需的程序和重要數據，即使掉電，程序和數據也不會(huì )丟失。該設計中所用芯片是Atmel公司生產(chǎn)的AT49BNl614T，以保持與AT91RM9200的兼容性，其存儲容量為2 MB，工作電壓為3．3 V，采用56引腳TSOP封裝，具有16位數據寬度。AT91RM9200需要以下引腳與之對應相連：A[1：21]，D[0：15]，NCSO／BFCS，NRST，BFRDY，BFWE，BFOE。
SDRAM存儲器的作用是存放系統運行時(shí)的程序和數據，掉電后該部分程序和數據會(huì )丟失。設計中使用兩片數據寬度為16位的SDRAM并為一個(gè)具有32位數據寬度的SDRAM模塊，以充分發(fā)揮微處理器32位數據寬度的高性能。設計所使用的芯片是HY57V561620，其存儲容量為32 MB，工作電壓為3．3 V，采用54引腳TSOP封裝，16位數據寬度，支持自動(dòng)刷新和自刷新。AT91RM9200需要以下引腳與HY57V561620對應相連：D[0：31]，A[2：11]，A[13：14]，NBS0，N：BSl，NBS2，NBS3，SDCKE，SDCK，SDCS，RAS，CAS，SDWE。這里特別注意：A12引腳不使用。