以太網(wǎng)與串行接口轉換電路設計

　　越來(lái)越多的設備需要接入網(wǎng)絡(luò )以實(shí)現遠程控制或資源共享。以太網(wǎng)接口布線(xiàn)方便，通信帶寬較寬，可達100 Mb/s甚至1000 Mb/s。嵌入式系統由于具有體積小、價(jià)格低、專(zhuān)用性能高的優(yōu)勢，被廣泛應用于各種電子設備和工業(yè)測試設備中。隨著(zhù)嵌入式系統與網(wǎng)絡(luò )的日益緊密結合，在嵌入式系統中引入TCP/IP協(xié)議棧已成為嵌入式系統領(lǐng)域的重要研究方向。

　　本文在以太網(wǎng)接口實(shí)現基本數據傳輸的基礎上將其轉換成其他通用串行接口（如SPI、UART、CAN），更利于應用在廣泛的工業(yè)控制領(lǐng)域中。目前市面上的以太網(wǎng)控制芯片大多功耗高、功能復雜，不適合用在中低端的嵌入式系統中。之前Microchip推出的芯片ENC28J60的網(wǎng)絡(luò )接口速度只能達到 10 Mbps，其SRAM buffer也不大容易造成接收溢出，而ENC424J600速度可達100 Mbps，功能將更加完善，并提供兩種接口給嵌入式開(kāi)發(fā)者選擇，是一款很好的網(wǎng)絡(luò )接口芯片。STM32F103RET6是一款ARM處理器，它的功耗低、價(jià)格低廉、功能強大、具備豐富的串行接口，具有512 KB的Flash，在一般的應用中可以不用外擴Flash，是中低端嵌入式開(kāi)發(fā)系統的最佳選擇之一。將兩者結合不但能實(shí)現網(wǎng)絡(luò )通信，而且可以靈活轉換成其他串行接口，用途廣泛

　　網(wǎng)絡(luò )控制器外圍硬件電路

　　ENC424J600網(wǎng)絡(luò )控制器外圍硬件電路設計需要注意的幾點(diǎn)有：ENC424J600的SPISEL引腳需要通過(guò)100 kΩ電阻上拉至電源，這樣系統上電時(shí)就能進(jìn)入SPI模式，同時(shí)引出INT引腳作為接收中斷使用；每個(gè)電源引腳與地之間都應連接一個(gè)電容，為更好地防止干擾在設計時(shí)加了兩個(gè)電容，布線(xiàn)時(shí)使0?01 μF電容更靠近電源引腳；RBIAS引腳需接一個(gè)12.4 kΩ的電阻到地；另外RD+、RD-差分信號處的接法與一般的網(wǎng)絡(luò )控制器不同，它不是直接通過(guò)電阻接到電源上，需要特別注意。以太網(wǎng)接口則采用 HR961160C，該插座集成以太網(wǎng)隔離變壓器、LED燈于一體，同時(shí)是貼片式的，節約PCB制板空間。在PCB布線(xiàn)時(shí)需要注意的是RD+、RD-和 TD+、TD-兩對高頻差分線(xiàn)的走線(xiàn)應對稱(chēng)并盡可能短。

　　ENC424J600外圍硬件電路及HANRUN以太網(wǎng)變壓器插座外圍電路圖如圖2、圖3所示。

　　圖2　ENC424J600外圍硬件電路

　　圖3　HANRUN以太網(wǎng)變壓器插座外圍電路

　　ENC424J600是單獨可用的快速以太網(wǎng)控制器。其與MCU的連接方式可采用具有工業(yè)標準的串行總線(xiàn)SPI或靈活的并行接口。SPI接口數據速率可達14 Mb/s、并行接口速率可達140 Mb/s。ENC424J600滿(mǎn)足10 baseTX全雙工、半雙工模式、100 baseTX全雙工、半雙工模式，4種模式均符合IEEE 802.3協(xié)議。芯片內置PHY物理層及MAC媒體訪(fǎng)問(wèn)控制層。引擎具有RSA、DiffieHelman、AES、MD5、和SHA1算法。芯片具有44引腳TQFP和QFN兩種封裝形式。該芯片另一個(gè)突出特點(diǎn)是具有24 KB的SRAM Buffer，基本不需要外接SRAM。芯片SRAM Buffer的分配如圖1所示。SRAM Buffer被分為兩個(gè)區域，一般將General Purpose Buffer設為發(fā)送區，RX FIFO Buffer設為接收區，通過(guò)指針ERXST區分兩個(gè)區域，通常將接收區設置較大以防止接收幀溢出。