基于DSP的以太網(wǎng)卡的接口技術(shù)研究

以太網(wǎng)是當今最受歡迎的局域網(wǎng)之一，它包括了OSI七層模型的物理層和數據鏈路層的全部?jì)热荬?。在以太網(wǎng)中，網(wǎng)卡用于實(shí)現802.3規程，其代表是NOVELL公司的NE2000和3COM公司的3C503、3C508、3C509等網(wǎng)卡。對網(wǎng)卡直接編程就可以實(shí)現局域網(wǎng)內任意站點(diǎn)之間的通信而完全拋開(kāi)了網(wǎng)絡(luò )操作系統，這就啟發(fā)我們能否在脫離PC環(huán)境的條件下實(shí)現網(wǎng)卡與其它微處理器之間的接口，從而建立基于非PC機平臺的局域網(wǎng)絡(luò )。對ISA總線(xiàn)型網(wǎng)卡，要實(shí)現這一設想，關(guān)鍵在于怎樣利用微處理器及外圍輔助電路模擬ISA時(shí)序。本文作者根據所做課題需要，通過(guò)分析NE2000網(wǎng)卡與微機ISA總線(xiàn)的接口電路，用DSP芯片TMS320F206結合外圍電路模擬ISA時(shí)序，解決了DSP與NE2000網(wǎng)卡的軟、硬件接口問(wèn)題，初步實(shí)現了網(wǎng)卡在非PC機環(huán)境下的應用。

1 NE2000網(wǎng)卡與微機ISA總線(xiàn)接口電路分析

NE2000網(wǎng)卡是NOVELL公司生產(chǎn)的16位ISA總線(xiàn)的網(wǎng)卡，利用NE2000網(wǎng)卡可以組成總線(xiàn)結構的以太計算機局域網(wǎng)。該網(wǎng)卡遵循的標準與協(xié)議為IEEE802.3。其硬件結構如圖1所示，按功能可將其劃分為接口電路、緩沖RAM、站地址PROM、自舉ROM、狀態(tài)設置跳線(xiàn)器、連接器、DP8390、DP8391以及DP8392九部分。

接口電路主要實(shí)現兩種功能：一是與計算機ISA總線(xiàn)相連，包括數據總線(xiàn)讀寫(xiě)、地址總線(xiàn)驅動(dòng)、中斷控制信號的產(chǎn)生、存儲器讀寫(xiě)信號以及I/O端口讀寫(xiě)信號的引入等；二是對網(wǎng)卡內部的操作，包括對緩沖RAM的讀寫(xiě)、對DP8390的控制、讀站地址PROM以及讀自舉ROM等。表1列出了NE2000網(wǎng)卡接口電路所使用的ISA總線(xiàn)信號(不考慮電源線(xiàn)和地線(xiàn))。從表1可以看出，網(wǎng)卡接口電路僅使用了50根ISA信號線(xiàn)。通過(guò)對網(wǎng)卡工作原理的分析，我們還可以將網(wǎng)卡與DSP之間的接口信號線(xiàn)減至最少。

(1)網(wǎng)卡自舉ROM中固化了遠程自舉程序，使得用戶(hù)工作站能夠遠程自舉DOS系統，并從服務(wù)器上裝載程序。這個(gè)功能很少用到，而且在基于DSP平臺的局域網(wǎng)中也不存在DOS系統，故一般情況下都是通過(guò)跳線(xiàn)器屏蔽掉此功能。因而，/SMEMR和SA10～SA19這11根信號線(xiàn)可以不用。

(2)AEN信號只有當DMA控制器是總線(xiàn)占有者時(shí)，它才產(chǎn)生作用3。由于網(wǎng)卡并不使用DMA操作，故可將該信號線(xiàn)始終保持在低電平，使網(wǎng)卡I/O譯碼操作一直有效。

(3)80X86系列微機為了兼容的需要，設置了/IOCS16信號線(xiàn)。由于我們使用的是16位DSP，不進(jìn)行8/16位數據讀寫(xiě)的轉換，故不需要此信號。

(4)DSP只需要一根中斷線(xiàn)，因而可在上述7根線(xiàn)中任選一根即可，其余6根中斷線(xiàn)懸空即可。

(5)網(wǎng)卡與ISA總線(xiàn)交換數據是通過(guò)I/O端口實(shí)現的，微機采用PIO方式，從網(wǎng)卡緩沖RAM中讀入數據，或將主機內存中的數據送至網(wǎng)卡ＲＡＭ緩沖區。根據這一分析，DSP及其外圍輔助電路應能完成模擬ISA總線(xiàn)I/O讀寫(xiě)的功能。

通過(guò)上面對網(wǎng)卡接口信號線(xiàn)的詳細分析，可以看到DSP與網(wǎng)卡之間只需正確連接32根信號線(xiàn)，從而使DSP的外圍接口電路大大簡(jiǎn)化。

2 DSP與NE2000網(wǎng)卡接口硬件電路

TMS320F2064是一種低價(jià)格、高性能的16位定點(diǎn)DSP，它的性?xún)r(jià)比極高，目前已成為高檔單片機的理想替代品，在通信、語(yǔ)音／語(yǔ)言、軍事、儀器儀表、圖像處理、工業(yè)控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。本文所設計的就是該DSP與NE2000網(wǎng)卡的軟、硬件接口，從而展開(kāi)對基于DSP平臺的局域網(wǎng)的研究。

根據上面對網(wǎng)卡與微機ISA總線(xiàn)接口電路的分析，表2列出了F206與網(wǎng)卡接口所需的引腳信號。

從表1和表2可以看出，NE2000網(wǎng)卡接口電路所需的信號線(xiàn)與F206的引腳之間有明確的對應關(guān)系。但是，它們之間能否通過(guò)簡(jiǎn)單的組合邏輯進(jìn)行相連還需分析微機ISA總線(xiàn)I/O讀寫(xiě)時(shí)序與F206的I/O讀寫(xiě)時(shí)序是否一致。以讀時(shí)序為例，圖2給出了微機ISA總線(xiàn)I/O讀時(shí)序過(guò)程，圖3給出了F206的I/O讀時(shí)序。從這兩個(gè)時(shí)序圖可以看出：微機采用數據和地址總線(xiàn)復用的總線(xiàn)傳送方式，當地址鎖存后，數據再送上總線(xiàn)；DSP采用獨立的數據和地址總線(xiàn)傳送方式，地址在一個(gè)I/O周期之間保持有效，數據在/RD信號有效后，在I/O周期內保持有效。因此，DSP可以按下述應用模仿微機時(shí)序對網(wǎng)卡進(jìn)行操作。