RAM微控制器的以太網通信接口設計

閆鵬

【摘要】 采用STM32F103系列RAM微控制器和以太網控制器芯片ENC28J60為核心來搭建網絡接口。文中首先闡明接口的硬件架構的實現方法，詳細分析了軟件與驅動程序開發，明確系統的通信過程。該設計能夠進行信息的穩定、有效的傳輸，實現網絡接口功能。

【關鍵詞】 STM32F103 ENC28J60 以太網

以太網是目前應用廣泛的網絡通信技術，借助此技術可以實現微控制器之間長距離、高速率的傳輸。

一、接口的硬件架構

1.1 硬件模塊介紹

ENC28J60是美國微芯科技公司推出的符合IEEE 802.3協議規范的一款28引腳獨立以太網控制器芯片，帶有行業標準的SPI接口，集成了媒體訪問控制器和10BASE—T以太網物理層器件，支持全雙工和半雙工模式，可編程填充和CRC生成，可編程8 kbyte雙端口SRAM緩沖器，可配置發送/接收緩沖器的大小，具有硬件管理的循環接受FIFO。在它內部還提供了一個DMA模塊，可以實現數據的快速吞吐，數據傳輸速率高達10 Mbit/s。ENC28J60和主控制器的通信通過SPI接口實現，使得實現以太網接口變得靈活簡單。

1.2 電路設計實現

NC28J60采用標準的SPI串行接口，4條線與STM32F103的SPI接口連接。當SCK為上升沿時命令和數據可通過SI引腳送入器件。在SCK的下降沿從SO引腳輸出數據。當執行操作/CS引腳始終保持低電平，操作完成時恢復高電平。如圖1以太網電路控制圖所示。

圖1 以太網電路控制圖

如圖1所示，差分接收引腳（TPIN+/TPIN-）以及差分發送引腳（TPOUT+/TPOUT-）與集成變壓器帶中心抽頭的腳45插座HR911105A連接，ENC28J60的內部模擬電路需要在RBIAS引腳與地之間外接一個2 K（精度為1%）電阻。為降低功耗，ENC28J60中的一些數字電路工作在2.5V標稱電壓下，該電壓有其內部一個2.5 V穩壓器以產生，為使之工作穩定，需在VCAP引腳與地之間連接一個10μ的電容。

以太網接口選用帶有網絡隔離變壓器功能的HR911105A來實現。LEDA和LEDB引腳支持復位時的自動極性檢測。可以在這兩個引腳上，以拉電流或灌電流點亮LED的兩種方式連接LED。系統復位時，ENC28J60將檢測LED的連接方式，并將LED驅動為PHLCON寄存器配置的默認狀態。如果在ENC28J60運行時改變LED的極性，新極性將在下一次系統復位時才能被檢測到。復位時會自動讀取LEDB上LED的連接狀態，并確定如何初始化PHCONl.PDPXMD位。如果引腳采用拉電流的方式點亮LED，則復位時此位清零且PHY默認為在半雙工模式下運行。

二、軟件設計

2.1 ENC28J60初始化

在使用ENC28J60發送和接收數據包時，必須先對器件進行初始化設置。根據不同的應用，配置選項可能需要更改。ENC28J60初始化主要是對其接收和發送緩沖器、接收過濾器、晶振啟動時間、MAC寄存器、PHY寄存器進行設置。

2.2數據的接收

接收過程主要包括接收設置與啟動，內部接收與過濾，數據包讀取與處理。接收啟動后，內部自動進行接收和過濾，未濾除的數據包寫人循環接收緩沖器（其存儲結構包括一個報頭、實際包數據、可能的填充字節）并產生中斷；通過中斷服務分析報頭，讀取實際包數據。發送過程主要包括：發送準備，發送，發送異常處理。ENC28J60自動生成前導符和幀起始定界符、最小包的填充和有效CRC追加。在發送準備過程中需要進行最小包填充設置，CRC追加設置，包控制字節輸人，以及MAC幀有效字段輸人。發送過程是內部過程。當發送異常中止時，需要根據MAC模塊自動產生的7 byte發送狀態向量進行相應處理。

三、測試及結果

用網線連接測試板與計算機，通過Ping 命令來測試計算每幀數據間隔時間，并計算有多少個包被發送，可以判斷網絡大致的情況。測試結果表明，微控制器接收到了PC機發送的4個數據包，通信效果良好。該網絡接口可以實現微控制器、微控制器與計算機之間網絡通信。

參 考 文 獻

[1] 肖廣兵，萬茂松.基于STM32的系統設計[M].北京：電子工業出版社，2013：74—75.

[2] 王海民，王宏志.STM32以太網控制系統 [J].長春工業大學學報.2014（01）：64endprint

【摘要】 采用STM32F103系列RAM微控制器和以太網控制器芯片ENC28J60為核心來搭建網絡接口。文中首先闡明接口的硬件架構的實現方法，詳細分析了軟件與驅動程序開發，明確系統的通信過程。該設計能夠進行信息的穩定、有效的傳輸，實現網絡接口功能。

【關鍵詞】 STM32F103 ENC28J60 以太網

以太網是目前應用廣泛的網絡通信技術，借助此技術可以實現微控制器之間長距離、高速率的傳輸。

一、接口的硬件架構

1.1 硬件模塊介紹

ENC28J60是美國微芯科技公司推出的符合IEEE 802.3協議規范的一款28引腳獨立以太網控制器芯片，帶有行業標準的SPI接口，集成了媒體訪問控制器和10BASE—T以太網物理層器件，支持全雙工和半雙工模式，可編程填充和CRC生成，可編程8 kbyte雙端口SRAM緩沖器，可配置發送/接收緩沖器的大小，具有硬件管理的循環接受FIFO。在它內部還提供了一個DMA模塊，可以實現數據的快速吞吐，數據傳輸速率高達10 Mbit/s。ENC28J60和主控制器的通信通過SPI接口實現，使得實現以太網接口變得靈活簡單。

1.2 電路設計實現

NC28J60采用標準的SPI串行接口，4條線與STM32F103的SPI接口連接。當SCK為上升沿時命令和數據可通過SI引腳送入器件。在SCK的下降沿從SO引腳輸出數據。當執行操作/CS引腳始終保持低電平，操作完成時恢復高電平。如圖1以太網電路控制圖所示。

圖1 以太網電路控制圖

如圖1所示，差分接收引腳（TPIN+/TPIN-）以及差分發送引腳（TPOUT+/TPOUT-）與集成變壓器帶中心抽頭的腳45插座HR911105A連接，ENC28J60的內部模擬電路需要在RBIAS引腳與地之間外接一個2 K（精度為1%）電阻。為降低功耗，ENC28J60中的一些數字電路工作在2.5V標稱電壓下，該電壓有其內部一個2.5 V穩壓器以產生，為使之工作穩定，需在VCAP引腳與地之間連接一個10μ的電容。

以太網接口選用帶有網絡隔離變壓器功能的HR911105A來實現。LEDA和LEDB引腳支持復位時的自動極性檢測。可以在這兩個引腳上，以拉電流或灌電流點亮LED的兩種方式連接LED。系統復位時，ENC28J60將檢測LED的連接方式，并將LED驅動為PHLCON寄存器配置的默認狀態。如果在ENC28J60運行時改變LED的極性，新極性將在下一次系統復位時才能被檢測到。復位時會自動讀取LEDB上LED的連接狀態，并確定如何初始化PHCONl.PDPXMD位。如果引腳采用拉電流的方式點亮LED，則復位時此位清零且PHY默認為在半雙工模式下運行。

二、軟件設計

2.1 ENC28J60初始化

在使用ENC28J60發送和接收數據包時，必須先對器件進行初始化設置。根據不同的應用，配置選項可能需要更改。ENC28J60初始化主要是對其接收和發送緩沖器、接收過濾器、晶振啟動時間、MAC寄存器、PHY寄存器進行設置。

2.2數據的接收

接收過程主要包括接收設置與啟動，內部接收與過濾，數據包讀取與處理。接收啟動后，內部自動進行接收和過濾，未濾除的數據包寫人循環接收緩沖器（其存儲結構包括一個報頭、實際包數據、可能的填充字節）并產生中斷；通過中斷服務分析報頭，讀取實際包數據。發送過程主要包括：發送準備，發送，發送異常處理。ENC28J60自動生成前導符和幀起始定界符、最小包的填充和有效CRC追加。在發送準備過程中需要進行最小包填充設置，CRC追加設置，包控制字節輸人，以及MAC幀有效字段輸人。發送過程是內部過程。當發送異常中止時，需要根據MAC模塊自動產生的7 byte發送狀態向量進行相應處理。

三、測試及結果

用網線連接測試板與計算機，通過Ping 命令來測試計算每幀數據間隔時間，并計算有多少個包被發送，可以判斷網絡大致的情況。測試結果表明，微控制器接收到了PC機發送的4個數據包，通信效果良好。該網絡接口可以實現微控制器、微控制器與計算機之間網絡通信。

參 考 文 獻

[1] 肖廣兵，萬茂松.基于STM32的系統設計[M].北京：電子工業出版社，2013：74—75.

[2] 王海民，王宏志.STM32以太網控制系統 [J].長春工業大學學報.2014（01）：64endprint

【摘要】 采用STM32F103系列RAM微控制器和以太網控制器芯片ENC28J60為核心來搭建網絡接口。文中首先闡明接口的硬件架構的實現方法，詳細分析了軟件與驅動程序開發，明確系統的通信過程。該設計能夠進行信息的穩定、有效的傳輸，實現網絡接口功能。

【關鍵詞】 STM32F103 ENC28J60 以太網

以太網是目前應用廣泛的網絡通信技術，借助此技術可以實現微控制器之間長距離、高速率的傳輸。

一、接口的硬件架構

1.1 硬件模塊介紹

ENC28J60是美國微芯科技公司推出的符合IEEE 802.3協議規范的一款28引腳獨立以太網控制器芯片，帶有行業標準的SPI接口，集成了媒體訪問控制器和10BASE—T以太網物理層器件，支持全雙工和半雙工模式，可編程填充和CRC生成，可編程8 kbyte雙端口SRAM緩沖器，可配置發送/接收緩沖器的大小，具有硬件管理的循環接受FIFO。在它內部還提供了一個DMA模塊，可以實現數據的快速吞吐，數據傳輸速率高達10 Mbit/s。ENC28J60和主控制器的通信通過SPI接口實現，使得實現以太網接口變得靈活簡單。

1.2 電路設計實現

NC28J60采用標準的SPI串行接口，4條線與STM32F103的SPI接口連接。當SCK為上升沿時命令和數據可通過SI引腳送入器件。在SCK的下降沿從SO引腳輸出數據。當執行操作/CS引腳始終保持低電平，操作完成時恢復高電平。如圖1以太網電路控制圖所示。

圖1 以太網電路控制圖

如圖1所示，差分接收引腳（TPIN+/TPIN-）以及差分發送引腳（TPOUT+/TPOUT-）與集成變壓器帶中心抽頭的腳45插座HR911105A連接，ENC28J60的內部模擬電路需要在RBIAS引腳與地之間外接一個2 K（精度為1%）電阻。為降低功耗，ENC28J60中的一些數字電路工作在2.5V標稱電壓下，該電壓有其內部一個2.5 V穩壓器以產生，為使之工作穩定，需在VCAP引腳與地之間連接一個10μ的電容。

以太網接口選用帶有網絡隔離變壓器功能的HR911105A來實現。LEDA和LEDB引腳支持復位時的自動極性檢測。可以在這兩個引腳上，以拉電流或灌電流點亮LED的兩種方式連接LED。系統復位時，ENC28J60將檢測LED的連接方式，并將LED驅動為PHLCON寄存器配置的默認狀態。如果在ENC28J60運行時改變LED的極性，新極性將在下一次系統復位時才能被檢測到。復位時會自動讀取LEDB上LED的連接狀態，并確定如何初始化PHCONl.PDPXMD位。如果引腳采用拉電流的方式點亮LED，則復位時此位清零且PHY默認為在半雙工模式下運行。

二、軟件設計

2.1 ENC28J60初始化

在使用ENC28J60發送和接收數據包時，必須先對器件進行初始化設置。根據不同的應用，配置選項可能需要更改。ENC28J60初始化主要是對其接收和發送緩沖器、接收過濾器、晶振啟動時間、MAC寄存器、PHY寄存器進行設置。

2.2數據的接收

接收過程主要包括接收設置與啟動，內部接收與過濾，數據包讀取與處理。接收啟動后，內部自動進行接收和過濾，未濾除的數據包寫人循環接收緩沖器（其存儲結構包括一個報頭、實際包數據、可能的填充字節）并產生中斷；通過中斷服務分析報頭，讀取實際包數據。發送過程主要包括：發送準備，發送，發送異常處理。ENC28J60自動生成前導符和幀起始定界符、最小包的填充和有效CRC追加。在發送準備過程中需要進行最小包填充設置，CRC追加設置，包控制字節輸人，以及MAC幀有效字段輸人。發送過程是內部過程。當發送異常中止時，需要根據MAC模塊自動產生的7 byte發送狀態向量進行相應處理。

三、測試及結果

用網線連接測試板與計算機，通過Ping 命令來測試計算每幀數據間隔時間，并計算有多少個包被發送，可以判斷網絡大致的情況。測試結果表明，微控制器接收到了PC機發送的4個數據包，通信效果良好。該網絡接口可以實現微控制器、微控制器與計算機之間網絡通信。

參 考 文 獻

[1] 肖廣兵，萬茂松.基于STM32的系統設計[M].北京：電子工業出版社，2013：74—75.

[2] 王海民，王宏志.STM32以太網控制系統 [J].長春工業大學學報.2014（01）：64endprint