嵌入式系统网络接口

《嵌入式系统网络接口》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第7章嵌入式系统网络接口7.1以太网接口嵌入式系统通常使用的以太网协议是IEEE802.3标准。从硬件的角度看，802.3模型层间结构如图7.1.1所示，以太网接口电路主要由媒质接入控制MAC控制器和物理层接口（PhysicalLayer，PHY）两大部分构成。图7.1.1802.3模型层间结构1．传输编码在802.3版本的标准中，没有采用直接的二进制编码（即用0V表示“0”，用5V表示“1”），而是采用曼彻斯特编码（ManchesterEncoding）或者差分曼彻斯特编码（DifferentialManchesterEncoding），不同编码形式如图7.1

2、.2所示。图7.1.2不同编码形式其中：曼彻斯特编码的规律是：每位中间有一个电平跳变，从高到低的跳变表示为“0”，从低到高的跳变表示为“1”。差分曼彻斯特编码的规律是：每位的中间也有一个电平跳变，但不用这个跳变来表示数据，而是利用每个码元开始时有无跳变来表示“0”或“1”，有跳变表示“0”，无跳变表示“1”。曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码相比，前者编码简单，后者能提供更好的噪声抑制性能。在802.3系统中，采用曼彻斯特编码，其高电平为+0.85V，低电平信号为-0.85V，这样指令信号电压仍然是0V。2．802.3Mac层的帧802.3Mac层的以太网的物理传输

3、帧如表7.1.1所示。表7.1.1802.3帧的格式●PR：同步位，用于收发双方的时钟同步，同时也指明了传输的速率，是56位的的二进制数101010101010…，最后2位是10。●SD：分隔位，表示下面跟着的是真正的数据而不是同步时钟，为8位的10101011。●DA：目的地址，以太网的地址为48位（6个字节）二进制地址，表明该帧传输给哪个网卡。如果为FFFFFFFFFFFF，则是广播地址。广播地址的数据可以被任何网卡接收到。●SA：源地址，48位，表明该帧的数据是哪个网卡发的，即发送端的网卡地址，同样是6个字节。●TYPE：类型字段，表明该帧的数据是什

4、么类型的数据，不同协议的类型字段不同。如：0800H表示数据为IP包，0806H表示数据为ARP包，814CH是SNMP包，8137H为IPX/SPX包。小于0600H的值是用于IEEE802的，表示数据包的长度。●DATA：数据段，该段数据不能超过1500B。因为以太网规定整个传输包的最大长度不能超过1514E（14B为DA，SA，TYPE）。●PAD：填充位。由于以太网帧传输的数据包最小不能小于60B，除去（DA、SA、TYPE的14B），还必须传输46B的数据，当数据段的数据不足46B时，后面通常是补0（也可以补其他值）。●FCS：32位数据校验位。32位

5、的CRC校验，该校验由网卡自动计算，自动生成，自动校验，自动在数据段后面填入。不需要软件管理。●通常，PR、SD、PAD、FCS这几个数据段都是网卡（包括物理层和Mac层的处理）自动产生的，剩下的DA、SA、TYPE、DATA这4个段的内容是由上层的软件控制的。3．以太网数据传输的特点●所有数据位的传输由低位开始，传输的位流是用曼彻斯特编码。●以太网是基于冲突检测的总线复用方法，冲突退避算法是由硬件自动执行的。●以太网传输的数据段的长度，DA+SA+TYPE+DATA+PAD最小为60B，最大为1514B。●通常的以太网卡可以接收3种地址的数据，一个是广播地址，

6、一个是多播地址（或者叫组播地址，在嵌入式系统中很少用到），一个是它自己的地址。但有时，用于网络分析和监控，网卡也可以设置为接收任何数据包。●任何两个网卡的物理地址都是不一样的，是世界上唯一的，网卡地址由专门机构分配。不同厂家使用不同地址段，同一厂家的任何两个网卡的地址也是唯一的。根据网卡的地址段（网卡地址的前3个字节）可以知道网卡的生产厂家。7.1.2嵌入式以太网接口的实现方法在嵌入式系统中增加以太网接口，通常有如下两种方法实现：（1）嵌入式处理器＋网卡芯片这种方法只要把以太网芯片连接到嵌入式处理器的总线上即可。此方法通用性强，对嵌入式处理器没有特殊要求，不受处

7、理器的限制，但是，嵌入式处理器和网络数据交换通过外部总线（通常是并行总线）交换数据，速度慢，可靠性不高，电路板走线复杂。目前常见的以太网接口芯片，如CS8900、RTL8019/8029/8039、DM9008及DWL650无线网卡等。（2）带有以太网接口的嵌入式处理器带有以太网接口的嵌入式处理器通常是面向网络应用而设计的，要求嵌入式处理器有通用的网络接口（比如：MII接口），处理器和网络数据交换通过内部总线，速度快。7.1.3在嵌入式系统中主要处理的以太网协议TCP/IP是一个分层的协议，包含有用于层、传输层、网络层、数据链路层、物理层等。每一层实现一个明确的

8、功能，对应一个或者几个传