基于CPCI總線(xiàn)10／100 Mb／s以太網(wǎng)卡的設計與實(shí)現

0 引 言
基于PCI總線(xiàn)的以太網(wǎng)控制器是現在以致將來(lái)網(wǎng)絡(luò )應用方面的一個(gè)主要發(fā)展方向。8位ISA網(wǎng)卡目前已被淘汰，市場(chǎng)上常見(jiàn)的是16位ISA接口的10 Mb／s網(wǎng)卡，它的惟一好處就是價(jià)格低廉，適合于一些如網(wǎng)吧等要求不高的場(chǎng)合使用。而VESA、EISA網(wǎng)卡速度雖然快，但價(jià)格較貴，市場(chǎng)很少見(jiàn)。目前市場(chǎng)上的主流網(wǎng)卡是PCI總線(xiàn)的網(wǎng)卡。CPCI技術(shù)是在PCI技術(shù)基礎之上經(jīng)過(guò)改造而成，基于CPCI以太網(wǎng)卡性能更高。該文就是要設計一種高性能又不增加芯片成本的以太網(wǎng)卡電路。在仔細分析以太網(wǎng)的原理和理解CPCI總線(xiàn)原理的基礎上，以Intel 82551為例研究設計了一種高效的以太網(wǎng)卡電路。

1 CPCI的特點(diǎn)
CPCI(Compact Peripheral Computer Intercon-nect，緊湊的PCD具有以下特點(diǎn)：
(1)繼續采用PCI局部總線(xiàn)技術(shù)；
(2)拋棄IPC傳統機械結構，改用經(jīng)過(guò)20年實(shí)踐檢驗了的高可靠歐洲卡結構，改善了散熱條件，提高了抗振動(dòng)沖擊能力，符合電磁兼容性要求；
(3)拋棄IPC的金手指式互連方式，改用2 mm密度的針孔連接器，具有氣密性、防腐性，進(jìn)一步提高了可靠性，并增加了負載能力。

2 Intel 82551以太網(wǎng)控制芯片簡(jiǎn)介
Intel 82551是Intel公司的一款高集成的以太網(wǎng)控制芯片，它的主要功能是實(shí)現以太網(wǎng)幀的收發(fā)。它集成了10／100 Base-T MAC控制器和10／100 Base-TPHY控制器，支持數據的全雙工或半雙工傳輸，支持自動(dòng)協(xié)商，支持10／100 Mb／s傳輸速率，支持流控機制。
2．1 Intel 82551芯片結構
Intel 82551由五個(gè)單元組成：并行子系統、FIFO系統、Manageability系統、CSMA／CD 單元、PHY單元。并行子系統包括FLASH／E2PROM接口、PCI接口、DMA通道和微碼引擎。Intel 82551具備128 KB尋址能力的FLASH和E2PROM接口，外擴的FLASH或E2PROM主要用來(lái)儲MAC地址和一些配置信息。Intel 82551通過(guò)CPCI接口掛接到CPCI總線(xiàn)上，與CPU間的數據傳輸通過(guò)DMA(Direct Memory Access，直接內存存取)的方式進(jìn)行，這種方式是Intel82551向CPU申請CPCI總線(xiàn)控制權，在不需CPU的干預下與系統內存之間進(jìn)行數據的傳輸，而且Intel82551具有Scatter／Gather(分散／集聚)能力，能夠支持連續地訪(fǎng)問(wèn)內存物理地址不連續的數據塊。微碼引擎的主要任務(wù)是將系統內存空間的數據緩沖區的指針告訴DMA單元，以便Intel 82551直接訪(fǎng)問(wèn)數據緩沖區。微碼引擎具體分為CU(發(fā)送單元)和RU(接收單元)兩個(gè)相互獨立的部分，CU控制數據的發(fā)送，RU控制數據的接收，均不需CPU的干預，是控制Intel 82551數據收發(fā)的主要功能模塊。FIFO子系統包括3 KB的發(fā)送緩沖區，3 KB的接收緩沖區，以及FIFO控制器。它的作用是在并行子系統和CSMA／CD子系統之間起數據緩沖的作用。