TMS320C54x DSP的以太網接口設計

    關鍵詞：以太網 DSP 接口

以太網產品供應商多、用戶組網方便、費用低。以太網是當今最受歡迎的局域網之一，而數字信號處理器（DSP）正加速進入嵌入式應用領域，如何將DSP與以太網連接起來，實現DSP與DSP或DSP與計算機間的網絡互連顯得非常重要。(范文先生網www.baimashangsha.com收集整理)目前還未見到自帶以太網接口的DSP，本文介紹以太網控制器RTL8019AS的主要特點、性能及操作方法，并給出TMS320C54x DSP[1]（以下簡稱C5402）通過RTL8019AS與以太網互連的接口方法。

1 RTL8019AS介紹

RTL8019AS[2]是臺灣readlted公司生產的以太網控制器，支持IEEE802.3；支持8位或16位數據總線；內置16KB的SRAM，用于收發緩沖；全雙工，收發同時達到10Mbps；支持10Base5、10Base2、10BaseT,并能自動檢測所連接的介質，在ISA總線網卡中占有相當比例。RTL8019AS與主機有3種接口模式，即跳線模式、PnP模式和RT模式。本文主要介紹便于DSP應用的跳線模式，因此下面主要介紹與跳線模式有關的引腳、寄存器及操作。

1.1 引腳介紹

RTL8019AS可提供100腳的TQFP封裝，其引腳可分為電源及時鐘引腳、網絡介質接口引腳、自舉ROM及初始化EEPROM接口引腳、主處理器接口引腳、輸出指示及工作方式配置引腳。由于本文主要討論非PC環境下的以太網接口，該接口不必具有即插即用功能（PnP）和遠程自舉加載功能，因此不介紹RTL8019AS與自舉ROM、初始化EEPROM接口的引腳。其余各部分引腳的功能如表1所示。

表1 RTL8019AS部分引腳

與網絡介質接口引腳

與主處理器接口的引腳

1.2 寄存器介紹

RTL8019AS片內寄存器分為NE2000寄存器組和PnP寄存器組（本文不介紹PnP寄存器組）。NE2000寄存器組地址如表2所示。NE2000寄存器分為4頁，都映射到16個I/O端口地址上。主機通過命令寄存器（CR）中的PS0、PS1位來尋址不同的頁，通過16個I/O口地址來尋址頁內寄存器。

表2 RTL8019AS 寄存器地址表

1.3 RTL8019AS與主機的接口模式

RTL8019AS與主機的接口模式有三種，即跳線模式、PnP模式和RT模式，見表3。

表3 RTL8019AS的接口模式

（1）跳線模式 這種模式與早期的網絡控制器兼容。RTL8019AS的端口基地址、中斷口等都由開關或跳線器決定。跳線模式簡單，但配置資源麻煩。

（2）PnP模式 與微軟的PnP協議兼容。在這種模式下，RTL8019AS的端口基地址、中斷口等都由EEPROM93C46設定，但需要進行PnP芯片的識別，不便與DSP接口。

（3）RT模式 為了避免PnP模式下的PnP芯片識別和配置過程，readlted公司提供RT模式。在RT模式下，RTL8019AS的端口基地址、中斷口等也是由EEPROM93C46決定的。

2 RTL8019AS與傳輸介質的連接

RTL8019AS可與雙絞線或同軸電纜接口，連接方法如圖1所示。介質選擇由引腳PL1、PL0決定，另外，RTL8019AS還自動測試介質連接是否成功。

圖1中，NS8392是同軸電纜驅動/接收器，其電源應與RTL8019AS的電源隔離，一般使用一個DC-DC電源轉換器得到該隔離電源。16PT-005A內有3個耦合變壓器，用來傳輸信號，同時抑制來自介質的共模噪聲/干擾。20F001N是雙絞線驅動/接收器，內部也有2個傳輸變壓器。

3 DSP與RTL8019AS的接口

為了簡化DSP網絡接口的軟、硬件設計，不使用遠程自舉加載功能，并且選用跳線接口模式。用C5402的擴展I/O口代替跳線器對RTL8019AS進行初始化配置，這樣既省去了93C46，又避免了跳線器更改變資源配置的麻煩。RTL8019AS的總線接口是與ISA總線兼容的，雖然不能與C5402的外部總線直接接口，但是只要進行一些簡單的邏輯變換就可以了。另外，C5402的總線電平是3.3V的，而RTL8019AS的接口電路是5V的，二者接口時要使用電平轉換器。C5402與RTL8019AS的接口如圖2所示。

（1）地址總線 RTL8019AS的20根地址線主要是為了讀/寫自舉ROM，對于I/O端口尋址來說只要16根地址線就足夠了，因此將DSP的地址總線A0～A15與RTL8019AS的地址總線SA0～SA15相連，而SA16～SA19全部接地。由于DSP系統無DMA控制器，因此將RTL8019AS的AEN引腳也接地。

（2）數據總線RTL8019AS的IOCS16引腳接高電平，選擇16位數據總線方式，并且使用了電平轉換器。

（3）中斷連接 雖然RTL8019AS有7個中斷輸出，但只要從中選擇一個送往C5402的外部中斷輸入口就可以了。中斷接口也使用了電平轉換器。

（4）讀/寫控制C5402的I/O口控制信號IS、IOSTRB、R/W等信號經過74HACT139譯碼后與RTL8019AS的IOR、IOW連接。由于C5402的I/O口讀/寫速度很快，因此將RTL8019AS的IOCHRDY信號與C5402的外設準備好信號READY相連。另外，將SMEMR和SMEMW引腳接高電平，屏蔽了遠程自舉加載功能。

（5）初始化配置 用C5402的一個擴展輸出口代替跳線器來指定RTL8019AS的I/O口基地址、中斷輸出口、介質類型，并用一個輸出信號作為RTL8019AS的復位信號。RTL8019AS復位結束時采樣這些配置引腳，并根據引腳狀態初始化其內部的配置寄存器。

4 RTL8019AS的編程

可以用查詢方式或中斷方式對RTL8019AS進行操作[3]。RTL8019AS復位初始化后，程序員應對表2中的部分寄存器進一步初始化，然后才能發送數據或接收數據。RTL8019AS內置16KB的SRAM，可作為接收緩沖區和發送緩沖區。緩沖區分為64頁，頁范圍為0x40～0x80，每頁256個字節。由PSTART和PSTOP寄存器來設定接收緩沖器的頁范圍，由RSAR0、1和RBCR0、1寄存器來設定發送緩沖器的頁范圍。CURR指向接收到幀的起始頁，Boundary指向還未讀幀的起始頁。當CURR到達了接收緩沖頁的底部與PSTOR相等時，CURR又會指向PSTART處。

（1）查詢方式 在查詢方式下，通過CURR和Boundary兩個寄存器的值來判斷是否收到一幀數據。當Boundary與CURR不等時，說明接收緩沖區接收到了新的幀，主程序讀取數據后，以讀取幀的第二個字節（下一幀的頁地址）更新Boundary，主程序循環跟蹤CURR和Boundary達到接收數據的目的。主程序發送一幀數據時，先要查TSR寄存器判斷上一幀是否發送完畢。

（2）中斷方式 在實際的DSP應用系統中常采用中斷方式。當一幀數據發送結束、接收到一幀數據或出錯等事件發生時，RTL8019AS向DSP申請中斷，DSP響應中斷后根據中斷狀態寄存器的內容進行相應的處理。

RTL8019AS性價比高，與DSP連接方便，二者的結合將大大拓寬DSP的應用范圍。帶有以太網接口的DSP應用系統可以通過雙絞線或同軸電纜與PC機構成一個高速局域網，并且DSP可以通過PC機接入互連網，進一步延伸DSP的應用領域。