嵌入式系统以太网卡控制器LAN91C96

嵌入式系统以太网卡控制器LAN91C96 引 言 　　当今社会已经进入数字信息技术和网络技术高速发展的后PC(Post-PC)时代，嵌入式系统已经广泛渗透到科学研究、工程设计、军事技术、各类产业和商业文化艺术、娱乐业以及人们的日常生活等方方面面；而网络技术的快速发展和互联网的广泛应用，使得嵌入式产品有了更广泛的前景。各种家电设备、PDA、仪器仪、工业生产中数据的采集与控制等设备正在逐渐走向网络化，以共享互联网络中庞大的信息资源。嵌入式设备的网络化开发有着广阔的前景。 　　本文以SMSC公司的LAN91C96嵌入式以太网控制器为例，介绍嵌入式系统网络接口卡(NIC)的软硬件设计。 1 以太网控制器LAN91C96简介 　　LAN91C96是SMSC公司生产的专门用于嵌入式产品的10M以太网控制器。其优良的性能、低功耗及小尺寸，使LAN91C96成为嵌入式NIC中的主流产品。 图1 1.1 主要特点 ◆ 支持IEEE802.3(ANSI8802-3)以太网 ◆ 全双工收发方式，具有睡眠模式 ◆ 6KB的片上RAM ◆ 与处理器接口可采用PCMCIA、ISA或Motorola 68000 ◆ 支持先进的传输队列管理 ◆ 硬件MMU ◆通过串行EEPROM选择性配置 ◆ 全双工传输模式 ◆可连接同轴电缆和双绞线，支持10Base5、10Base2、10BaseT，并可自动检测所连介质 ◆ 高级的电源管理特性 ◆ 支持“Magic Packet”电源管理技术 ◆ 低功耗的CMOS设计 1.2 内部框架 　　图1是LAN91C96原理框图。 　　LAN91C96内部6KB的RAM为数据包的传输接收提供缓冲，使全双工工作模式下数据传输率可达10Mbps；MMU把RAM分成256B的页，并负责为每个数据帧分配一个或多个页。 　　当主处理器传输数据时，MMU首先根据数据大小为其在RAM中分配若干页。在数据传送到RAM时，此数据帧的帧号也在TX FIFO中排队，然后此数据帧在轮到时传送到PHY模块进行Manchester编码，最后根据CSMA/CD把此数据帧传送到相应的介质上。 　　在介质上有数据时，LAN91C96将数据帧复制一份并传送到ENDEC模块进行Manchester解码，而CSMA/CD模块根据该数据帧头的目的地址是否为本网卡MAC地址、广播或多播地址来决定此数据帧的取舍。若地址匹配，MMU为其在RAM中开辟相应大小的空间，并以中断的方式告知主处理器。在数据帧被取走后，MMU释放此块内存。 1.4 数据帧的构成 　　一个IEEE 802.3数据帧由以下几个部分组成：前导位(preamle)、帧起始位(SFD)、目的地址(destination)、源地址(source)、数据长度(length)、数据(data)、帧校验字(FCS)。如图2所示，数据的数量范围46~1500B，如一组要传送的数据为46B，就用零补足；超过1500B时，需要拆成多个帧传送。前导位、帧起始位和帧校验字仅供控制器本身用，主处理器收到的数据帧的组成依次包括：接收状态(1B)、下一帧的页地址指针(1B)、目的地址(6B)、源地址(6B)、数据长度/帧类型(2B)、数据。数据长度/帧类型的值小于或等于1500B时，表示数据场的长度；反之，表示数据帧的类型。如值依次为 0x08、0x00，表示数据为IP包；值依次为0x08、0x06，表示数据为ARP包。