用51單片機控制RTL8019AS實(shí)現以太網(wǎng)通訊

互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )硬件、軟件的迅猛發(fā)展，使得網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)呈指數增長(cháng)，在使用計算機進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)的同時(shí)，各種家電設備、儀器儀表以及工業(yè)生產(chǎn)中的數據采集與控制設備在逐步地走向網(wǎng)絡(luò )化，以便共享網(wǎng)絡(luò )中龐大的信息資源。在電子設備日趨網(wǎng)絡(luò )化的背景下，利用廉價(jià)的51單片機來(lái)控制RTL8019AS實(shí)現以太網(wǎng)通訊具有十分重要的意義。

1 以太網(wǎng)（Ethernet）協(xié)議

一個(gè)標準的以太網(wǎng)物理傳輸幀由七部分組成（如表1所示，單位：字節）。

                         表1 以太網(wǎng)的物理傳輸幀結構表

　　
除了數據段的長(cháng)度不定外，其他部分的長(cháng)度固定不變。數據段為46～1500字節。以太網(wǎng)規定整個(gè)傳輸包的最大長(cháng)度不能超過(guò)1514字節（14字節為DA、SA、TYPE），最小不能小于60字節。除去DA、SA、TYPE14字節，還必須傳輸46字節的數據，當數據段的數據不足46字節時(shí)需填充，填充字符的個(gè)數不包括在長(cháng)度字段里；超過(guò)1500字節時(shí)，需拆成多個(gè)幀傳送。事實(shí)上，發(fā)送數據時(shí)，PR、SD、FCS及填充字段這幾個(gè)數據段由以太網(wǎng)控制器自動(dòng)產(chǎn)生；而接收數據時(shí)，PR、SD被跳過(guò)，控制器一旦檢測到有效的前序字段（即PR、SD），就認為接收數

據開(kāi)始。

2 RTL8019AS以太網(wǎng)控制器簡(jiǎn)介

由臺灣Realtek公司生產(chǎn)的RTL8019AS以太網(wǎng)控制器，由于其優(yōu)良的性能、低兼的價(jià)格，使其在市場(chǎng)上10Mbps網(wǎng)卡中占有相當的比例。

2.1 主要性能

（1）符號Ethernet II與IEEE802.3（10Base5、10Base2、10BaseT）標準；

（2）全雙工，收發(fā)可同時(shí)達到10Mbps的速率；

（3）內置16KB的SRAM，用于收發(fā)緩沖，降低對主處理器的速度要求；

（4）支持8/16位數據總線(xiàn)，8個(gè)中斷申請線(xiàn)以及16個(gè)I/O基地址選擇；

（5）支持UTP、AUI、BNC自動(dòng)檢測，還支持對10BaseT拓撲結構的自動(dòng)極性修正；

（6）允許4個(gè)診斷LED引腳可編程輸出；

（7）100腳的PQFP封裝，縮小了PCB尺寸。

2.2 內部結構

RTL8019AS內部可分為遠程DMA接口、本地DMA接口、MAC（介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制）邏輯、數據編碼解碼邏輯和其他端口。內部結構如圖1所示。

遠程DMA接口是指單片機對RTL8019AS內部RAM進(jìn)行讀寫(xiě)的總線(xiàn)，即ISA總線(xiàn)的接口部分。單片機收發(fā)數據只需對遠程DMA操作。本地DMA接口是把RTL8019AS與網(wǎng)線(xiàn)的連接通道，完成控制器與網(wǎng)線(xiàn)的數據交換。

MAC（介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制）邏輯完成以下功能：當單片機向網(wǎng)上發(fā)送數據時(shí)，先將一幀數據通過(guò)遠程DMA通道送到RTL8019AS中的發(fā)送緩存區，然后發(fā)出傳送命令；當RTL8019AS完成了上幀的發(fā)送后，再開(kāi)始此幀的發(fā)送。RTL819接收到的數據通過(guò)MAC比較、CRC校驗后，由FIFO存到接收緩沖區；收滿(mǎn)一幀后，以中斷或寄存器標志的方式通知主處理器。FIFO邏輯對收發(fā)數據作16字節的緩沖，以減少對本地DMA請求的頻率。

2.3 內部RAM地址空間分配

RTL8019AS內部有兩塊RAM區。一塊16K字節，地址為0x4000～0x7fff；一塊32字節，地址為0x0000～0x001f。RAM按頁(yè)存儲，每256字節為一頁(yè)。一般將RAM的前12頁(yè)（即0x4000～0x4bff）存儲區作為發(fā)送緩沖區；后52頁(yè)（即0x4c00～0x7fff）存儲區作為接收緩沖區。第0頁(yè)叫Prom頁(yè)，只有32字節，地址為0x0000～0x001f，用于存儲以太網(wǎng)物理地址。

要接收和發(fā)送數據包就必須通過(guò)DMA讀寫(xiě)RTL8019AS內部的16KB RAM。它實(shí)際上是雙端口的RAM，是指有兩套總線(xiàn)連接到該RAM，一套總線(xiàn)RTL8019AS讀或寫(xiě)該RAM，即本地DMA；另一套總線(xiàn)是單片機讀或寫(xiě)該RAM，即遠程DMA。

2.4 I/O地址分配

RTL8019AS具有32位輸入輸出地址，地址偏移量為00H～1FH。其中00H～0FH共16個(gè)地址，為寄存器地址。寄存器分為4頁(yè)：PAGE0、PAGE1、PAGE2、PAGE3，由RTL8019AS的CR（Command Register命令寄存器）中的PS1、PS0位來(lái)決定要訪(fǎng)問(wèn)的頁(yè)。但與NE2000兼容的寄存器只有前3頁(yè)，PAGE3是RTL8019AS自己定義的，對于其他兼容NE2000的芯片如DM9008無(wú)效。遠程DMA地址包括10H～17H，都可以用來(lái)做遠程DMA端口，只要用其中的一個(gè)就可以了。復位端口包括18H～1FH共8個(gè)地址，功能一樣，用于RTL8019AS復位。

3 接口電路設計

下面介紹51系列單片機與RTL8019AS的接口電路，實(shí)現的網(wǎng)絡(luò )接口采用UTP（無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)）RJ-45接口。

圖2給出了89C52單片機控制RTL8019AS實(shí)現以太網(wǎng)通訊的接口電路框圖。用到的主要芯片有80C52、RTL8019AS、93C46（64