基于W5100以太网接入设备的设计

设计思路 基于W5 1 0O以太网接入设备的设计 Design of Ethernet Access Equipment Based on W 5 1 O0 夏翠强 刘丹 江西联创通信有限公司(江西南昌330096) 引言 随着人们生活水平 的提高及科 学技术的不断发展 ，以太网无不渗透 至U日常生活的每个角落 ，如使用电脑 上网、手机上网、网络电视、远程登 录等。如何让电饭煲、冼衣机、电冰 箱、微波炉等家电设备接入以太网就 成为人们关心的话题。因此，设计出 一 款简单、可靠、廉价、实用的以太 网接入设备来实现家用电器接入以太 网显得尤为 重要 。下面 主要介绍 以太 网接入设备的硬件及软件设计。 硬件设计 以太 网接人设备硬件 电路主要 由微处理器(LPc22l4)、固件网络芯 圈 串 口电平变 (MA×23 2、 键盘 显 爪 电路 微处 理器 (LPC221 4 图1以太网接入设备框图 片(ws100)、键盘显示电路、AC／DC 电源变 换电路 、串口电平变换 电路 (MAX232)及以太网变量器等组成， 其原理框冈如图1所示 。 WIZnet公司的W5 lOO是一款多 功能的单片网络接 口芯片 ，内部集 成了全硬件TCP／IP协议栈、以太网 介质传输层(MAc)和物理层(PHY)。 硬件 TcP／IP协议 栈 支 持TcP、 UDP、IPv4、ICMP、ARP、IGMP和 PPPoE。W5100内部集成有16kB存储 器用于数据传输 。使用时不需要考 虑 以太网的控制 ，只需要进行简单 的端口(Socket)编程 。主要应用于高 集成、高稳定、高性能和低成本的嵌 以人 『叫 变阜器 以人 阎件 (W5100】 i 壁 39需号煮品时幂 2010．5 www．eepw．COrn．ca 责任编辑：韩汝水 入式系统中 。可实现无操作系统的 Internet连接。 L P C 2 2 l 4为 N X P公 司 ARM7TDMI—S系列处理器的一种，具 有片内16k字节静态RAM和256k字节 片 内FLASH。支 持片内Boot装 载程序 实现在系统编程(IsP)和在应用中编程 (IAP)，需要的外围器件较少，非常 适合低成本的应用场合。 W5100与微处理器之间支持直接 总线、间接总线*USPI总线接三种接 口方式。 直接总线接口 直接总线接 口采用1 5位地址线 (A0~A14)，8位数据线(DO~D7)，另 加片选(cs／)，读(m3／)，写(wR／)及中 断(INT／)等信号线。WS1003~用25MHz 晶体，LPC2214-~用12MHz晶体。 WS 1 0 0的P HY接 口TxO P、 TXON、RXIP和RXIN等四根信号线直 接连接到以太网变量器上 ，变量器的 I LPC221 4 W51 00 I Hz[] [] 25t l __ I RD／ RD／ INT0／ NT TX0P __． 王 9 》 -IP T×D0 TX0N __- 旨 × ●一 41- R×DO ADDR【1 4：0] ADDR[]4．0】 RX PP ●_ i D ATA『7 01 DA1A『7 ．01 图2直接总线接口 责任编辑 ：韩汝水 图3 间接总线接口 另一侧则接J2RJ4S~太网插座 ，用于 以太网接入。 LPC2214的 串 口0经接 口芯片 MAX232电平变换后接入的DB9插座 上，用于家用电器直接使用RS．232串 口接入。直接总线接 口方式的电原理 图如图2所示 。 间接总线接口 间接总线接 口采用2位地址线，8 位数据线 ，另DHcs／，RD／，WR／及 INT／~信号线 。ADDR[14：2]地址线 经过电阻接地。间接总线接 口方式电 原理图如图3所示。 SPI总线接口 SPI串行接 口模式只需要4个引脚 进行数据通信。这4个引脚的定义分 别为 ：SCLK、ss／、MOSI、MISO。 W5100的SPI使能信号SEN接高电平 ， 使~ESPI操作 。LPC2214具有两个SPI 接 口，本例采用第一个SPI口与WS100 对接。SPI总线接 口方式的电原理 图 Design Ideas 图4 sPI总线接口 如 图4所示 。 键盘显示接口 键 盘显 示接 口 电路 主 要 包 括 4 X 4(组成16个键)键盘扫描及显示驱 动两部分。键盘扫描主要由LPC2214 的8个通用I／o引脚来组成4根行扫线 及4根列扫线的16键的键盘阵列 ．每 根信号线均有上拉电阻及去耦电容。 键盘 由l6个高可靠性的微触开关组 成 。显 示驱 动 主要 使用 LPC2214的 1 位地址线 ，8位数据线 ，另JJHCS1／， RD／，及WR／信号线。处理器完成显 示屏的初始化及操作过程中的实时显 示控制。键盘显示接口电原理图如图 5所示 。 软件设计 软件采用gCOS—II操作系统 采 用高级语言c语言进行编程，软件主 要由人机接 口模块、系统设置模块、 数据收发模块等三部分组成。 图5 键盘显示接口 ·人机接口模块主要完 成4×4键盘扫描、按键去 抖 动 、显 示驱 动 等 ．用 户 通过按键操作来完成接入 设备设置或查询 ，并将相 应的信息通过显示屏告知 用 芦。 ·系统设置模块主要对接入设备 的参数进行设置 ，如网关地址寄存 器 (GAR)、本设备物理地址寄存器 (sHAR)子网掩码寄存器(SUBR)设备 IP地址寄存~(SIPR)及RS．232串口波 特率等参数，并将设置好的参数进行 保存，下次开机时参数保持不变 。其 它有关W5100参数设置可以参考其数 据手册，手册提供了寄存器的初始化 程序 ，供用户参考。 ·数据收发模块主要完成接人设 备的以太网接 口与~[IRS．232接口之间 的数据转发 ，接收以太网接 口来的查 询及遥控命令信息，完成对家电等设 备的遥控功能。 结语 基于W5100以太网接入设备集成 有TCP／IP等协议栈 ，对软件程序员 设计水平要求较低 。设备外围器件较 少，硬件成本低廉 ，适用于低成本的 以太网接人应用场合 ，具有较高的商 业推广价值 。目前在家庭娱乐、医疗 器械及工业控制等领域等领域有较多 应用实例。露西 参考文献： ⋯WlZnet W51 00 Datasheet Version 1 0 1『【)_ [23W5100数据手册f中文版)fD]成都浩然电子有限公司，2008 【3]NXP LPC2214 Datasheet[D]2002 [4]G京博控自动化有限公司 基于W5100~gDSP快速网络接入解 决1RI 2009 【5】成都加联科技有限公司 W51 00在嵌入式系统中实现TCP／IP网 络通信 的应用fR1 WWW．eepw．com．cn 2010．5 鼋予殪品畦累 40 l{ I