嵌入式系统以太网卡控制器lan91c96

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1、嵌入式系统以太网卡控制器LAN91C96摘要：以LAN91C96为例，介绍嵌入式以太网控制器基本结构；结合PXA250(XScale)，分析嵌入式系统网络接口卡（NIC）软硬件设计。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、仪器仪表、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

2、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11.1主要特点◆支持IEEE802.3(ANSI8802-3)以太网标准◆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Motorola68000◆支持先进的传输队列管理◆硬件MMU◆通过串行EEPR

3、OM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“MagicPacket”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网卡控制其内部集成了6KB的RAM，用来存放数据包。内部的MMU、判决器和DMA对数据包的传输发送进行有效的管理。CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突避免)模块集成了IEEE802.3MAC层协议，负责监听网络情况和地址过滤，若目的地址是LAN91C96的地址、广播地址或多播地址，则接收此数据

4、包，否则抛弃。内部物理接口(PHY)包含一个ENDEC和10BaseTTransceiver。编解码器(ENDEC)负责曼彻斯特(Manchester)编解码，并提供标准6脚连接单元接口(AUI)，外接同轴传输接收器，应用10Base2/5。传输数据时，10BaseTTransceiver负责把主控制器传过来的反向不归零码(NRZ)数据转换为Manchester数据，并以适当的电平加以驱动；接收时负责连接完整性测试。外接的串行电可擦除只读ROM(EEPROM)中可存储网卡的MAC地址，当OS启动加载网卡时，以太网控制器就从EEPROM的固定地址中读取MAC地址并存储在相应的

5、寄存器中。1.3工作原理　　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TXFIFO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协议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/C

6、D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IEEE802.3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

7、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。