基于嵌入式微处理器和嵌入式操作系统的网络 通信的设计与实现

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1、第22卷第6期齐齐哈尔大学学报Vol.22,No.62006年11月JournalofQiqiharUniversityNov.,2006基于嵌入式微处理器和嵌入式操作系统的网络通信的设计与实现姚仲敏，吴红军（齐齐哈尔大学通信与电子工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006）摘要：在分析以太网控制芯片RTL8201的性能的基础上，结合工程实例，给出了基于嵌入式微处理器构建了以RTL8201为以太网物理接口的高性价比硬件电路。并且在该硬件电路基础上实现嵌入式操作系统的移植，最终实现了嵌入式以太网的数据传输。关键

2、词：嵌入式系统；以太网接口；嵌入式操作系统；S3C4510B中图分类号：TP393.09文献标识码：A文章编号：1007-984X(2006)06-0039-04随着数字信息技术和网络技术的高速发展，嵌入式系统又跨入了它的新阶段，已经成为新的技术热点。嵌入式系统已被应用到网络、手持通信设备、国防军事、消费类电子和自动化控制领域。它融合了计算机软硬件技术、通信技术和微电子技术，用户可以根据具体应用要求，把相应的微处理器直接嵌入到具体应用系统中。目前广泛使用的以太网及TCP/IP协议已经成为事实上常用的网络

3、标准之一，它的高速、可靠及扩展性使其在整个领域的应用越来越灵活，很多情况下运用以太网和TCP/IP，能够精简结构和降低成本。本文介绍采用嵌入式微处理器S3C4510B、嵌入式操作系统、10M/100Mbps以太网控制芯片RTL8201及接口电路完成的网络通信设计与实现。1S3C4510B芯片介绍Samsung公司的S3C4510B是基于以太网应用系统的高性价比16/32位RISC微控制器，内含一个由ARM公司设计的16/32位ARM7TDMIRISC处理器核，ARM7TDMI为低功耗、高性能的16/32

4、核，最适用于对价格及功耗敏感的应用场合。其具有如下特点：1）具有嵌入式ICE－RT逻辑，调试开发方便。2）极低的功耗，适合对功耗要求较高的应用，如便携式产品。3）能够提供0.9MIPS/MHz的三级流水线结构。4）代码密度高并兼容16位的Thumb指令集。5）对操作系统的支持广泛，包括WindowsCE、Linux、PalmOS等。6）指令系统与ARM9系列、ARM9E系列和ARM10E系列兼容，便于用户的产品升级换代。7）主频最高可达130MIPS，高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。S3C4

5、510B比较重要的片内外围功能模块包括：2个带缓冲描述符（BufferDescriptor）的HDLC通道；2个UART通道；2个GDMA通道；2个32位定时器；18个可编程的I/O口。2硬件电路组成以太网接口电路是本设计中必不可少的主要内容。从硬件的角度看，以太网接口电路主要由MAC控制器和物理层接口（PhysicalLayer，PHY）两大部分构成。收稿日期：2006-09-14基金项目：黑龙江省教育厅科技项目（项目编号：10551343）。作者简介：姚仲敏（1959-），女，黑龙江齐齐哈尔人，教授

6、，主要研究方向：通信网络，现代交换技术。·40·齐齐哈尔大学学报2006年S3C4510B内嵌一个以太网控制器，支持媒体独立接口（MediaIndependentInterface，MII）和带缓冲DMA接口（BufferedDMAInterface，BDI）。可在半双工或全双工模式下提供10M/100Mbps的以太网接入。在半双工模式下，控制器支持CSMA/CD协议，在全双工模式下支持IEEE802.3MAC控制层协议。因此，S3C4510B内部实际上已包含了以太网MAC控制，但并未提供物理层接口，因

7、此，需外接一片物理层芯片以提供以太网的接入通道。常用的单口10M/100Mbps高速以太网物理层接口器件主要有RTL8201、DM9161等，均提供MII接口和传统7线制网络接口，可方便地与S3C4510B接口。以太网物理层接口器件主要功能一般包括：物理编码子层、物理媒体附件、双绞线物理媒体子层、10BASE-TX编码/解码器和双绞线媒体访问单元等。本设计使用RTL8201作为以太网的物理层接口，它与S3C4510B的引脚连线框图如图1所示。由于S3C4510B片内已有带MII接口的MAC控制器，而RT

8、L8201也提供了MII接口，因此RTL8201可直接与S3C4510B连接。图2为RTL8201的实际应用电路图。S3C4510B的MAC控制器可通过MDC/MDIO管理接口控制多达31个RTL8201，每个RTL8201应有不同的PHY地址（可从00001B到11111B）。当系统复位时，RTL8201锁存引脚9，10，12，13，15图1以太网连接示意框的初始状态作为与S3C4510B管理接口通信的PHY地址，但该地址不能设为0000