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用Ax88796實(shí)現(xiàn)SA1110的以太網(wǎng)接口
摘要：討論嵌入式微處理器SA1110與以太網(wǎng)控制器Ax88796在實(shí)際應(yīng)用中的硬件連接問題；給出軟件設(shè)計(jì)方面的一些注意事項(xiàng)，為SA1110的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供一種參考。Intel公司的StrongARM SA1110是一款主要面向嵌入式應(yīng)用的高性能32位微處理器，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在PDA等手持設(shè)備上。SA1110最高主頻可達(dá)206 MHz，具有內(nèi)存管理單元(MMU)和大容量的指令/數(shù)據(jù)高速緩存(16 KB/8 KB)，兼容SDRAM、SMROM等多種存儲(chǔ)設(shè)備，并帶有LCD和PCMCIA控制器。
1 Ax88796簡(jiǎn)介
Ax88796是臺(tái)灣Asix公司推出的NE2000兼容快速以太網(wǎng)控制器。其內(nèi)部集成有10/100 Mb/s自適應(yīng)的物理層收發(fā)器和8K×16位的SRAM，支持MCS-51系列、80186系列以及MC68K系列等多種CPU總線類型。
Ax88796執(zhí)行基于IEEE802.3/IEEE802.3u 局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的10Mb/s和100Mb/s以太網(wǎng)控制功能，并提供IEEE802.3u兼容的媒質(zhì)無關(guān)接口MII(Media Independent Interface)，用以支持在其它媒質(zhì)上的應(yīng)用。此外，Ax88796還提供可選用的標(biāo)準(zhǔn)打印接口，可用于連接打印設(shè)備或用作通用I/O端口。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
Ax88796的地址總線SA[9:0]與數(shù)據(jù)總線SD[15:0]分別與CPU的地址/數(shù)據(jù)總線相連。CPU通過I/O讀寫NE2000寄存器來控制Ax88796的工作狀態(tài)，通過遠(yuǎn)程DMA FIFOs與Ax88796的內(nèi)部緩存SRAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。SRAM與MAC核之間進(jìn)行Local DMA將數(shù)據(jù)發(fā)送至MAC層，再經(jīng)由內(nèi)部的PHY層發(fā)送至RJ45接口，或者經(jīng)過MII接口送至外部的物理層芯片。
SEEPROM接口可以用來連接串行EEPROM。EEPROM可用于存儲(chǔ)MAC地址，供Ax88796每次初始化時(shí)讀取。
2 硬件接口電路
Ax88796的CPU[1:0]兩個(gè)輸入引腳用來設(shè)置與不同CPU總線連接時(shí)Ax88796的工作模式。在Asix公司官方提供的資料中，Ax88796在與SA1110連接時(shí)，是將這兩個(gè)引腳都拉低，也即設(shè)為ISA總線模式。但實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)這樣設(shè)置，在對(duì)Ax88796奇地址寄存器進(jìn)行8位數(shù)據(jù)寬度的訪問時(shí)存在問題：無論寫入何值，讀出值總為00H（由于Ax88796是NE2000系列的以太網(wǎng)控制器，其MAC層的控制寄存器都采用8位數(shù)據(jù)寬度，因此存放地址有奇偶之分；而CPU在對(duì)Ax88796的控制中，需要對(duì)其寄存器進(jìn)行8位數(shù)據(jù)寬度的讀寫）。
最初的懷疑是，對(duì)Ax88796的奇地址寄存器無法正確寫入數(shù)據(jù)。但用示波器抓取數(shù)據(jù)總線上的信號(hào)，發(fā)現(xiàn)SA1110已經(jīng)正確送出數(shù)據(jù)；并且當(dāng)對(duì)Ax88796的奇地址寄存器進(jìn)行讀操作時(shí)，Ax88796在數(shù)據(jù)總線D[7:0]上送出的數(shù)據(jù)正是此前SA1110向其奇地址寄存器寫入的數(shù)據(jù)。也就是說，數(shù)據(jù)已經(jīng)被正確寫入了Ax88796的奇地址寄存器中，但SA1110從中讀取數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)了問題。
根據(jù)Ax88796資料中的相關(guān)說明，在ISA總線模式下，對(duì)其NE2000寄存器進(jìn)行8位數(shù)據(jù)寬度操作時(shí)，高8位數(shù)據(jù)線D[15:8]是被內(nèi)部拉低的。因此，數(shù)據(jù)都是在數(shù)據(jù)總線D[7:0]上進(jìn)行傳送的，而Ax88796由地址線A0上信號(hào)電平的高低來判斷所訪問地址的奇偶，如表1所列。
表1 Ax88796在ISA總線模式下的讀寫操作
(a)ISA總線模式下的讀操作
LH
HL
HL
LH
H無效
無效偶字節(jié)數(shù)據(jù)
奇字節(jié)數(shù)據(jù)雙字節(jié)訪問LLLLH奇字節(jié)數(shù)據(jù)偶字節(jié)數(shù)據(jù)
(b)ISA總線模式下的寫操作
操作模式CSBHEA0IORDIOWRSD[15:8]SD[7:0]空閑模式HXXXXXX字節(jié)訪問LLH
HL
HH
HL
LX
X偶字節(jié)數(shù)據(jù)
奇字節(jié)數(shù)據(jù)雙字節(jié)訪問LLLHL奇字節(jié)數(shù)據(jù)偶字節(jié)數(shù)據(jù)
H-高電平，L-低電平，X-不確定
SA1110最大支持32位數(shù)據(jù)總線，它在進(jìn)行不同寬度的數(shù)據(jù)讀寫時(shí)，有其自身的一套機(jī)制：
在對(duì)奇地址進(jìn)行8位數(shù)據(jù)寬度的寫操作時(shí)（如寫19H），地址線A0送出1，而數(shù)據(jù)總線D[31:24]、D[23:16]、D[15:8]、D[7:0]上同時(shí)送出該8位數(shù)據(jù)（即送出19191919H）；在對(duì)奇地址進(jìn)行8位數(shù)據(jù)寬度的讀操作時(shí)，地址線A0送出1，數(shù)據(jù)總線D[15:8]上的數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)被讀入SA1110的內(nèi)部寄存器，而其余數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)被丟棄。
由此可見，當(dāng)SA1110對(duì)Ax88796的奇地址寄存器進(jìn)行8位數(shù)據(jù)寬度的讀操作時(shí)，Ax88796在數(shù)據(jù)總線D[7:0]上送出的有效數(shù)據(jù)，被SA1110丟棄了；而數(shù)據(jù)總線D[15:8]上的值00H被誤認(rèn)作有效數(shù)據(jù)讀入了SA1110。這就解釋了為什么對(duì)Ax88796奇地址寄存器可以正確寫入?yún)s無法正確讀取的問題了。
綜合上面的分析，在實(shí)際中采用的接口電路如圖 2所示。
Ax88796的CPU[0]上拉，CPU[1]下拉，設(shè)置它工作在186總線模式下。SA1110的地址線A0經(jīng)反向器后接至Ax
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