來源：電子技術(shù)應(yīng)用  作者：范 卿 韓崇昭 衛(wèi)（羽中）華

摘要：介紹了TMS320VC33芯片與RTL8019網(wǎng)卡的硬件接口電路的設(shè)計(jì)以及網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)，并將TCP/IP協(xié)議嵌入到TMS320VC33芯片中；討論了TCP/IP協(xié)議簇的分層次實(shí)現(xiàn)，并根據(jù)應(yīng)用的需要對(duì)DSP中實(shí)現(xiàn)的TCP/IP協(xié)議進(jìn)行了必要的簡化，實(shí)現(xiàn)了DSP的上網(wǎng)功能。

關(guān)鍵詞：TCP/IP協(xié)議 DSP 嵌入式系統(tǒng)

隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，嵌放式系統(tǒng)如單片機(jī)、DSP等系統(tǒng)對(duì)接入網(wǎng)絡(luò)的需求日益增加，例如具有遠(yuǎn)程抄表功能的電表系統(tǒng)、楞以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的信息電系統(tǒng)等。本文采用TI公司的TMS320VC33 DSP芯片設(shè)計(jì)與Realtek公司的RTL8019網(wǎng)卡的硬件接口電路，并在DSP中用軟件實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議，使DSP芯片具備上網(wǎng)功能，從而可以用計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)卡與DSP電路板進(jìn)行大量數(shù)據(jù)交換并對(duì)其進(jìn)行控制。

1 硬件設(shè)計(jì)

DSP與網(wǎng)卡的硬件接口電路圖如圖1所示。

DSP的數(shù)據(jù)總線低16位接ISA網(wǎng)卡的16位數(shù)據(jù)線，ISA網(wǎng)卡的IOCS16線接高電平，設(shè)置網(wǎng)卡為16位的模式。

網(wǎng)卡共有20根地址線。將A7～A8、A10～A19接地，A0～A6和A9分別接DSP的A0～A7，用到的網(wǎng)卡地址為0240H～025FH，映射到DSP的Page3空間，地址映射為C000C0H～C000DFH。

DSP的Reset信號(hào)用于復(fù)位網(wǎng)卡，由于DSP的Reset信號(hào)低有效，而網(wǎng)卡的Reset信號(hào)高有效，故中間應(yīng)接非門。

DSP的Page3和R/W信號(hào)用于選能網(wǎng)卡的讀寫信號(hào)IOR、IOW，實(shí)現(xiàn)的邏輯關(guān)系如圖2所示。

IORQ是網(wǎng)卡的中斷9，通過非門后接DSP的INT1引腳。

RTL8019網(wǎng)卡有三種工作方式：

第一種為跳線方式，網(wǎng)卡的I/O和中斷由跳線決定；

第二種為即插即用方式，由軟件進(jìn)行自動(dòng)配置plug and play；

第三種為免跳線方式，網(wǎng)卡的I/O和中斷由外接的93C46里的內(nèi)容決定。

計(jì)算機(jī)上一是即插即用方式，為了降低軟件編程的復(fù)雜度，將網(wǎng)卡設(shè)置為跳線方式。

上述所有的譯碼邏輯都在EPM7129中實(shí)現(xiàn)。

74ALVC16425是總線驅(qū)動(dòng)芯片，可實(shí)現(xiàn)3.3V到5V的電平轉(zhuǎn)換。由于TMS320VC33和EPM7128是3.3V的器件，而ISA總線是5V的，所以信號(hào)線不能直接連接，需要通過74ALVC164245進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和隔離。

2 軟件設(shè)計(jì)

2.1 網(wǎng)卡硬件驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)

網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序主要包括以下幾部分：

（1）NIC的初始化

NIC是網(wǎng)絡(luò)接口控制芯片，它負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。為了能夠使NIC啟動(dòng)并處于準(zhǔn)備接收或準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)，必須對(duì)相關(guān)的寄存器進(jìn)行初始化。這些寄存器包括CR、DCR、RBCR、PSTART、PSTOP、ISR、IMR、PAR0～PAR5、MAR0～MAR7、CURR、TCP、RCR等。

（2）中斷服務(wù)程序

中斷服務(wù)程序一般完成兩項(xiàng)任務(wù)：一是設(shè)置中斷標(biāo)志，以使相關(guān)程序能以此發(fā)現(xiàn)發(fā)生了中斷；二取得中斷狀態(tài)寄存器的值，并將引起中斷的具體原因提交給相應(yīng)的程序，這一過程也是通過設(shè)置中斷原因標(biāo)志完成的。需要注意 的，中斷服務(wù)程序開始的時(shí)候要保護(hù)中斷現(xiàn)場，待程序處理完成后要恢復(fù)中斷現(xiàn)場；中斷服務(wù)程序應(yīng)盡可能短小，以便在盡可能短的時(shí)間內(nèi)執(zhí)行完成，因此需要將一些不民要的工作交給其它程序來完成。

（3）幀發(fā)送程序

在網(wǎng)絡(luò)中，幀傳輸?shù)倪^程是：發(fā)送方將待發(fā)送的數(shù)據(jù)按幀格式要求封裝成幀，然后通過網(wǎng)卡將幀發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的傳輸線上；接收方根據(jù)接收到的幀的目的地址研究是否將該幀提交給上層應(yīng)用程序。幀的發(fā)送是指將待發(fā)送的數(shù)據(jù)以幀的形式發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)傳輸線上，因此，幀 的發(fā)送過程應(yīng)該包括以下幾個(gè)步驟：

①裝幀；

②將幀送入NIC的發(fā)送緩沖區(qū)；

③初始化發(fā)送控制寄存器；

④啟動(dòng)NIC將該幀發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)傳輸線上。

（4）幀接收程序

幀接收是指將網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)幀接收并緩存于網(wǎng)卡的接收緩沖環(huán)中，然后由主機(jī)程序?qū)⒕彺嬗诮邮站彌_環(huán)的幀讀走并存入內(nèi)存中以備程序使用。從中可以看出，幀的接收過程分成兩卡；

①第一步由NIC通過本地DMA將幀存入接收緩沖環(huán)；

②第二卡是通過遠(yuǎn)程DMA并在主機(jī)的配合下將接收緩沖環(huán)中的幀讀入內(nèi)存。

2.2 TCP/IP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)

2.2.1 DSP中與PC機(jī)中實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議不同

TCP/IP協(xié)議最先是在UNIX系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的，后來在LINUX、DOS和WINDOWS系統(tǒng)中也實(shí)現(xiàn)了TCP/IP。但是，在UNIX上實(shí)現(xiàn)的TCP/IP協(xié)議的源代碼并不能直接移植到DSP上來，這是因?yàn)镻C機(jī)和DSP存在著巨大的差異。

PC機(jī)的運(yùn)算速度非常快，一般都有一個(gè)多任務(wù)的操作系統(tǒng)，可以多任務(wù)并行執(zhí)行，通過硬中斷與中斷、消息隊(duì)列和各種插口實(shí)現(xiàn)ATCP/IP各協(xié)議層之間的通信和整個(gè)網(wǎng)