DSP以太网通信技术研究.pdf

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1、化工自动化及仪表第39卷DSP以太网通信技术研究董超卜2朱军1史勃‘(1．中国科学院沈阳自动化研究所。沈阳110016；2中国科学院研究生院，北京100舛9)摘要阐述嵌入式以太网通信技术的一般原理。用TMs320F2812的DsP和RTL8019AS以太网控制芯片为电池化戚设备控制系统实现了以太网通信功能。详细介绍硬件接口电路的谩计，根据DSP的体系结构鳊写了简化的协议栈．并用DSP专用的实时操作系统DSP／BIOS与协议栈协同工作。t后用以太网测试程序对所设计的软、硬件进行了测试。关键词DSPF2812以太网DSP／BIOS中圈分类号TQl5

2、2文献标识码A文章编号1000—3932(2012)06-0768-04化成设备用来生产二次充电电池，本质上是一个电源控制系统。生产过程中需要将设备的实时工作状态信息(如电池的充／放电电流、电压和温度)传输到上位机，一方面对设备进行监控，另一方面对数据进行处理分析，其结果作为电池分组的依据。以太网接口具有传输高速可靠、组网方便和易于实现远程监控的特点，而且已广泛应用于工业领域，因此项目中选择以太网作为通信接口。1整体方案设计图l为系统整体方案结构图，最底层是系统硬件，包括DsP、以太网控制芯片以及相应的接口电路，系统软件由下到上分为4层，分别是

3、操作系统、以太网芯片驱动程序、通信协议和用户应用程序。DsP型号为TMs320F2812，片上集成了高速32位定点cPu和丰富的外设资源⋯，非常适合于电源控制系统。以太网芯片型号为RTL8019AS，支持全双工和16位数据通信，能与F2812良好配合。DsP／B10s是TI公司免费提供的专门用于其DsP产品的嵌入式操作系统，可用用户J每_f}11军序软简化阱c义栈件RTI．RoIq^s驱动程fFDSP／B10STMS320F2812碰件RTI．8019^S网络变压器RJ45接rJ来配置DsP的参数，管理系统中断、时钟及多任务等。RTL8019A

4、s驱动程序实现了芯片初始化、接收数据帧和发送数据帧3个函数，对RTL8019AS进行直接控制。简化协议栈负责待发送数据的封装和已接收数据的分用。典型的嵌入式以太网实现都具有类似的体系结构，其工作原理也大体相同。发送数据时，首先由用户应用程序产生数据，然后用协议将数据封装成标准的以太网帧，再调用发送函数通过DSP与RTL8019AS的接口将数据发送到RTL8019AS的缓存中，最后由RTL8019As将数据经RJ45接口发送出去。接收到的数据首先存储在RTL8叭9As的缓存中，然后调用接收数据帧函数将数据读入DsP，经协议栈分用处理后交给应用程序

5、使用。2硬件电路设计DsP片上集成外部扩展接口(XINTF)，具有19位的地址总线和16位的数据总线。XINTF通过cPLD与RTL8019As相连，如图2所示，其AlO—A14地址线与CPLD的10口相连，经CPLD译码后输出RTL8019AS的片选信号，A2～A6地址线与RTL8019AS的SAO—SA4地址线相连，用来对RTL8019AS的寄存器和DMA端口寻址，Do—D15数据总线直接与RTL8019AS的SDO—SDl5相连，用作数据传输，读写信号分别与RTL8019As的信号相连。芯片均采用3．3V供图l整体结构示意图收稿日期：20

6、12_03田l第6期董超等．DSP以太网通信技术研究769电，引脚可直接相连，无需电平转换。A2一A6．．．胨瓦00．D15RDWRF2S12A10一A14图2DSP与RTL8019AS接口简图RTL8019As的JP引脚接高电平，使其配置为跳线模式忙1，此时芯片的IO和中断由跳线决定，IOSo—10S3等4个引脚悬空，设定基地址为003∞H，RTL8019AS的寄存器分为4页，每页16个，偏移地址范围为00H—OFH，lOH—17H为远端DMA端口(只使用其中一个即可)，用于DsP与RTL8019AS数据传输。根据以上描述，RTL8019AS

7、的20位地址总线除sAo—SA4与DsP的XINTF相连外，sA8、sA9接高电平，其余接低电平。RTL8019As的ISCSl6B引脚接高电平．使能16位数据模式以匹配DsP。3软件设计实现3．1协议栈实现托P／IP是当今互联网通信的基础，其本身的内容非常庞杂，包括众多协议”，不可能也没有必要在一个嵌入式系统上完全实现。针对嵌入式系统，已经有成熟的简化TcP／IP协议栈，如ulP、LwIP等。协议栈处理数据时最耗费系统资源的操作是检验、计算和数据复制，现有协议是以字节为传输处理单元的，而DsP的存储单元为16位。采用现有协议栈会从空间和时间上

8、浪费系统资源，因此。根据项目的实际需要对协议进行简化，实现了ARP、lCMP回显应答、IP和UDP协议H1。使系统具有了基本的以太网通信功能。ARP是