DSP的嵌入式TCP/IP网络通信系统设计

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DSP的嵌入式TCP/IP网络通信系统设计 [复制链接]

DSP的嵌入式TCP/IP网络通信系统主要包括DSP芯片和以太网控制器等芯片组成的以太网接口、驱动软件和嵌入式TCP/IP协议栈。

硬件设计

    TMS320LF240x是TI公司发布的一款具有很高的性价比，适合用于工业控制领域的芯片。TMS320LF2407控制器是240x系列中功能最强的一种控制器，在电力自动化系统中得到了广泛应用。TMS320LF2407工作频率高（40MHz），有很大的存储空间（高达32K字的FLASH程序存储器，可扩展外部64K字程序存储器，64K字数据存储器，64K字I/O寻址空间），也非常适合用来处理复杂的TCP/IP协议。

RTL8019AS是台湾REALTEK半导体公司生产的以太网控制器，其性能包括：支持EthernetⅡ和EEE802.3标准；支持8/16位数据总线；内置16K字的SRAM；全双工，收发同时达到10Mbps；支持BNC，AUI，UTP介质。RTL8019AS可提供100脚的TQFP封装，减少了PCB面积，更适合于嵌入式系统。

    RTL8019AS通过CR寄存器中PS0和PS1位将寄存器组分为4页。每页包含16个寄存器,00H到1FH为各种寄存器的地址，10H-17H为远端DMA端口，18H-1FH为复位端口（这些地址是相对于网卡I/O起始地址而言的，起始地址由配置寄存器的3-0bit决定）。TMS320LF2407对RTL8019AS的控制就是对寄存器编程，所以我们只用5根地址线与RTL8019AS相连。由于DSP与单片机不同，DSP的I/O空间与程序数据空间使用相同的地址区域，必须使用
TMS320LF2407的控制信号IS控制对RTL8019AS寄存器的读写。TMS320LF2407的读/写速度很快，因此将RTL8019AS的IOCHRDY信号与TMS320LF2407的READY相连。需要注意的是TMS320LF2407和RTL8019AS工作电压不同，之间的连线需要通过电平转换。

软件设计

    以太网链路层遵循的IEEE802.3协议的CSMA/CD和CRC校验等功能由网卡控制芯片Rtl8019as完成，TMS320LF2407芯片则完成其他TCP/IP协议的解释和执行。TMS320LF2407控制RTL8019AS完成通信任务时，首先要对RTL8019AS复位，并对RTL8019AS的寄存器进行初始化，确定发送和接收的条件，然后才能发送数据或接收数据。当一帧数据发送结束、接收到一帧数据或出错等事件发生时，RTL8019AS向TMS320LF2407申请中断，TMS320LF2407响应中断后根据中断状态寄存器的内容进行相应的处理。

   在TMS320LF2407内部，DSP程序完成对数据的打包解包。系统复位后，系统首先发送ARP请求，建立地址映射，并内部中断进行定时更新。DSP芯片根据情况将采集或收集到数据按照TCP协议或UDP协议格式打包，送入网卡芯片，由网卡芯片将数据输出到局域网中。反之，当有数据从RJ45过来，网卡芯片产生外部中断，请求DSP进行处理。DSP芯片对数据报进行分析，如果是ARP（物理地址解析）数据包，则程序转入ARP处理程序。如果是IP数据包则进一步判断是哪个协议向IP传送数据。如果是ICMP协议，判断是否为Ping请求，是则应答，不是丢弃该数据包；如果是TCP或UDP协议，且端口正确则按相应的协议处理数据，端口不正确丢弃数据包。