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第十七章 工业以太网

《 嵌入式应用技术基础教程 》 课件. 第十七章 工业以太网. 主要内容 工业以太网概要 8 位 MCU 的嵌入式以太网接口设计实例. 《 嵌入式应用技术基础教程 》 课件. 17.1 工业以太网概要. 17.1.1 技术概要

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第十七章 工业以太网

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Presentation Transcript

  1. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 第十七章 工业以太网 主要内容 • 工业以太网概要 • 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例

  2. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 17.1 工业以太网概要 17.1.1 技术概要 随着Internet的迅猛发展，以太网已成为事实上的工业标准，TCP/IP的简单实用已深入人心，为广大用户所接受。以太网已广泛地应用于各种场合，如办公局域网、工业控制网络、因特网、智能家居等场合。现在人们俗称的以太网技术以及工业以太网技术，不仅包含了物理层和数据链路层的以太网规范，而且还包含TCP/IP协议组，即包含网络层的网际互联协议IP、传输层的传输控制协议TCP、用户数据包协议UDP等。有时甚至把应用层的简单邮件传送协议SMTP、域名服务DNS、文件传输协议FTP等的应用协议都与以太网这个名词捆绑在一起。 17.1 工业以太网概要

  3. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 17.1.2 工业以太网的优势 与其他控制网络相比，工业以太网的优势主要体现在以下几个方面： ① 低成本、易于组网，与计算机、服务器等接口方便。 ② 用户拥有成本下降。 ③ 高速的数据传输速率，可提供足够的带宽。 ④ 资源共享能力强。 ⑤ 易与Internet连接。 ⑥ 广泛的技术支持。 17.1 工业以太网概要

  4. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 17.1.3 工业以太网互连模型 工业以太网的物理层与数据链路层采用IEEE802.3规范，网络层与传输层采用TCP/IP协议组，应用层的一部分可以沿用互联网应用协议。工业以太网标准化工作主要集中在ISO/OSI模型的应用层，需要在应用层添加与自动化相关的应用协议。 下图为OSI参考模型与工业以太网的分层比较 。 17.1 工业以太网概要

  5. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 17.1.4 工业以太网技术应解决的问题及相关措施 （１） 通信实时性问题 解决方案有： ① 提高通信速率 ② 控制网络负荷 ③ 采用以太网络的全双工交换技术 ④ 在以太网的协议中加入实时功能 （2） 对环境的适应性与可靠性问题 （3） 总线供电问题 返回 17.1 工业以太网概要

  6. 以太网 隔离芯片 以太网 控制芯片 RJ45接口 8位MCU 嵌入式设备以太网接口组成 《嵌入式应用技术基础教程》课件 17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例 17.2.1 嵌入式以太网接口分析 （1） 接口组成 17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例

  7. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 （2）以太网控制芯片的选择 以太网控制芯片的选择要考虑以下几个因素： ① 主控芯片是8位MCU，选用的以太网控制芯片也必须支持8位工作模式。 ② 以太网控制芯片的缓存尽可能大。 ③ 以太网控制芯片和主控芯片的数据交换方式。 下表是目前市面上几种可供选用的以太网控制芯片和主要特性。 17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例

  8. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 （3）以太网控制芯片—RTL8019AS 1) RTL8019AS的主要性能 ① 符合Ethernet II与IEEE802.3（10Base5、10Base2、10BaseT）标准； ② 全双工，收发可同时达到10Mbps的速率； ③ 内置16KB的SRAM，用于收发缓冲，降低对主处理器的速度要求； ④ 支持8/16位数据总线，8个中断申请线及16个I/O基地址选择； ⑤ 支持UTP、AUI、BNC自动检测，还支持对10BaseT拓扑结构的自动极性修正； ⑥ 允许4个诊断LED引脚可编程输出； ⑦ 采用CMOS工艺，功耗低。单一电源5V供电。 17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例

  9. ISA总线接口 即插即用(PnP) 8K×16 SRAM Boot ROM端口 MAC逻辑 EEPROM端口 ENA(编码译码)逻辑 AUI接口 双绞线接口 《嵌入式应用技术基础教程》课件 2) RTL8019AS的内部结构 17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例

  10. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 3) RTL8019AS的逻辑功能 ① 接收逻辑 ② CRC产生校验逻辑 ③ 发送逻辑 ④ 地址识别逻辑 ⑤ FIFO和FIFO控制逻辑 ⑥ 协议PCA ⑦ DMA和缓冲控制逻辑 17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例

  11. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 4) RTL8019AS的内部RAM地址空间分配 RTL8019AS内部有两块RAM区。一块16K字节，地址为0x4000～0x7FFFF；一块32字节，地址为0x0000～0x001F。RAM按页存储，每256字节为一页。一般将RAM的前12页（即0x4000～0x4BFF）存储区作为发送缓冲区；后52页（即0x4C00～0x7FFF）存储区作为接收缓冲区。第0页叫Prom页，只有32字节，地址为0x0000～0x001F，用于存储以太网物理地址。 17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例

  12. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 5)引脚介绍 RTL8019AS提供100脚的TQFP(Thin Quad Flat Pack)封装，其引脚可分为如下几类：电源及时钟引脚、网络介质接口引脚、自举ROM及初始化EEPROM接口引脚、主处理器接口引脚、输出指示及工作方式配置引脚。由于本文主要讨论非PC环境下的以太网接口，该接口不必具有即插即用功能(PnP)和远程自举加载功能，因此不需要关注RTL8019AS与自举ROM、初始化EEPROM接口的引脚。 17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例

  13. 串 口 PC MC9S08GB60 RTL8019AS LTL-2006 MAX232 PTA0－PTA7 隔离 芯片 SD0－SD7 HD RXD R1OUT LD TXD R1IN TPIN+ TPIN- TX+ TX- RX+ RX- RJ45 IOWB PTB0 HCS08系列接口逻辑框图 PTB1 IORB PTB4 RSTDRV PTB2 AEN PTC0－PTC4 SA0－SA4 INT0 INT0 《嵌入式应用技术基础教程》课件 17.2.2 硬件设计 硬件系统由四大部分组成： ① 主控芯片：采用MC9S08GB60 ② 以太网控制芯片RTL8019AS ③ 网络隔离芯片LTL-2006 ④ 串行接口芯片MAX232 17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例

  14. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 17.2.3工业以太网接口驱动程序设计 一个完整的以太网控制器驱动程序应包括以下几个基本部分：硬件初始化、发送数据程序和接收数据程序。 （1）初始化以太网控制芯片 1) 硬件初始化所需的工作 2) RTL8019AS的初始化程序描述 3) RTL8019AS的内存缓冲区的初始化设置说明 （2）接收数据 1) 接收数据过程描述 2) 接收数据溢出处理 （3）发送数据 返回 17.2 8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例

  15. 《嵌入式应用技术基础教程》课件 本章小结 学习本章需要有一定的计算机网络技术知识作为基础，主要涉及到计算机网络体系结构中的物理层、数据链路层、网络层、传输层的相关知识，特别是以太网的规范和IEEE802.3标准。第1节讲述了工业以太网技术概要知识，重点掌握工业以太网技术应解决的问题及相关措施。第2节给出了基于8位MCU的嵌入式以太网接口设计实例，分析了嵌入式以太网接口组成、以太网控制芯片的选取，设计了硬件电路，详细阐述了以太网接口的驱动程序设计过程：硬件初始化、发送数据程序和接收数据程序。 返回

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