DM9000A在高速长线数据采集中的应用.pdf

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1、检测与仪表化工自动化及仪表，20lO，37(10)：62一够ContmlandInstmmentsinChemicalIndustryDM9000A在高速长线数据采集中的应用陶锋，张会新(中北大学电子测试技术国家重点实验室；仪器科学与动态测试教育部重点实验室，太原03∞51)摘要：提出一种用)【ili啦n，GA控制DM9000A实现高速数据采集传输，主要介绍了DM9000A、兀245的硬件实现和程序设计。DM9000A用于远距离数据传输，F’1245用于和计算机通信。给出了兀_245的控制状态机和

2、DM9000A的初始化。数据收发的流程及传输实验结果。关键词：FPGA；DM9000A；兀H5；数据采集；高速；长线；通信中图分类号：11P873文献标识码：A文章编号：1000．3932(2010)lOm62JD4l引言随着测试测量和控制应用的要求变得愈发苛刻，数据采集要求提供吞吐速度更快、传输距离更远、灵活性更强的传输方法。I-I'技术的高速发展，以太网的传输效率、速度有了显著的提高，其传输有效距离能达到100m，如果使用中继有效传输距离能增加到lkm，码率达到100Mbps一1Gbps，这样

3、就很好地解决了长线高速数据采集中要求传输码率高、距离远的问题。本文提出用FPGA控制以太网接口芯片DM9000A进行远程数据采集，同时用usB接口芯片F1245与Pc机实现数据通信。2DM90∞A和F]【2牾工作原理介绍DM9000A是DAVICOM公司的一款低功耗、高效单芯片以太网接口芯片，具有体积小、功耗低、配置灵活、操作简单等特点⋯。DM9000A完全符合IEEE802．3u国际标准，其内部集成10／100MPHY和4KsRAM，并且L／O电平兼容3．3V和5V，其内部的存储器总线既可以工作

4、在8位模式也可以工作在16位模式，以适应于不同的处理器，可以为单片机、嵌入式微处理器(MPu)等提供廉价的以太网接口。计算机技术的高速发展，UsB已经成为了一种主流的接口，成为了计算机、通信和消费类电子等应用领域最广泛的工业标准总线。n245提供了一种低功耗、易操作的数据传输方法，内置FIFO使得很容易和微控制器、FPGA或其他外部设备进行数据通信。n245的主要功能是进行USB和并行I／O口之间的协议转换。芯片一方面可从Pc机通过uSB串行总线接收数据，并将其转换为并行L／O口的数据流格式发送给

5、外部设备；另一方面外部设备可通过并行L／O口将数据转换为uSB串行数据格式传回PC机。当外部设备发送数据通过USB到Pc机时，只有当TxE引脚是低电平时，才能单字节写入兀M5内部缓存FIFO。如果FIFO的发送缓存全部存满或者正在存储前一个字节，F1245的TxE引脚将一直保持高电平；当Pc机通过USB向外部设备发送数据时，当刺的RxF变为低电平，这时外部设备可以单字节读取数据，只有当外部设备读空F1245内部FIF0时，RxF将保持高电平。3硬件电路及工作原理3．1硬件电路设计硬件电路芯片主要由

6、兀'245、DM9000A、)(3s500E、EEPROM、n鸽h等组成。其整体硬件框图如图l所示。兀．245用EEPROM存储配置信息，包括USB的VID／PID，厂商、产品ID等信息。在硬件电路上，USBDP(D+)引脚需要上拉到3．3V或连接到RSTOUT引脚；F1M5的工／O逻辑电平通过VCCIO来确定，如果需要L／O电平为5V，则VcCIO连接5V，在本方案中采用3．3V逻辑，故VCcl0连接3．3V电源。本文中DM9000A数据传输采用16位模式和FPGA进行数据通信，所以DM9000

7、A的EECS引脚必须通过一个4．7kn的上拉电阻拉为高电平，16位模式设置成功与否，可以通过读取ISR寄存器的最高位来判断，0代表16位模式，l代表8位模式。使用EEPROM存储芯片配置信息，通过设置EEPROM＆PHY寄存器来读写EEPROM的配置信息，其中包括以太网节点地址(MAc)，厂商、产品收稿日期：2010舶．31(修改稿)基金项目：国家自然科学基金资助项目(60871041)；太原市2010年大学生创新创业专项资助项目(100115132)第10期陶锋等．DM9000A在高速长线数据采

8、集中的应用·63·ID，处理器总线的极性设置，唤醒模式等等。DM9000A的引脚EEcK通过一个4．7kn的上拉电阻拉为高电平，配置DM9000A的接收中断为低电平有效。I—EECSRTSRX一(：MDI哪R。MIi羰·FT1)ala0，7●lcElR()Ml⋯睦：245IN。I’一EI)I’一TXEE(：K一KX}’一●一(：I。ESDO_16DM一FPCA一^I。E9000A—CETX—一_r远程FD0—7RJ45数据FlashI()WRX+采集一RE10R■—WE一RX—CS