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1 引言 隨著嵌入式系統和單片機技術的發展，嵌入式以太網的設計越來越受關注。MC9S12NE64單片機是飛思卡爾公司量產較早的一款以太網單片機，具有以太網控制器的功能，它體積小、穩定性好、開發成本低。同時MC9S12NE64已經在汽車電子設備中得到應用，可靠性較高。OpenTCP源代碼可以免費獲得，所以OpenTCP協議的引入為低成本嵌入式網關設計提供了很好的支撐。 在MC9S12NE64單片機內嵌入0penT℃P協議來實現嵌入式以太網，可以減少開發成本。同時與組合芯片以太網模塊相比。MC9S12NE64單芯片以太網模塊的結構更簡單，穩定性更高。 2 硬件設計 MC9S12NE64包含內置的10/100Mbits以太網媒體訪問控制器(EMAC)、10/100Mbits以太網物理層(EPHY)．滿足以太網低層通信；片內8K的RAM，有足夠的空間保證OpenTCP的實現；支持IEEE802．3標準。 根據飛思卡爾公司網站給出的MC9S12NE64單片機外圍電路，以太網模塊的主要硬件電路如下：1、單片機PHY層輸入、輸出口與RJ45連接電路，見圖l；2、單片機I/O口與EEPROM(AT93C46)連接電路，見圖2；3、單片機SCI口與MAX232連接電路，見圖3。 
圖1 單片機與RJ45連接電路
圖2 外接EEPROM連接電路
圖3 MAX232連接電路 3 軟件流程 3．1 OpenTCP協議結構及裁剪 OpenTCP是面向嵌入式系統的，開源的TCP/IP協議棧。和．TCP/IP協議一樣，OpenTCP層次模型通常理解共分為五層：應用層、傳輸層、網絡層、網絡接口層和物理層。本文用到的OpenTCP是飛思卡爾公司和Viola System公司合作開發的．基于MC9S12NE64平臺的開放源代碼協議棧。模塊要實現的功能是串口轉以太網，因此刪除了應用層部分，只保留通信需要用到的協議：ARP協議、TCP協議、IP協議(包括ICMP協議)，實現了OpenTCP協議最大程度的裁減。 3．2 軟件流程 整個以太網模塊的軟件由以太驅動、OpenTCP協議和修改設置三部分組成。主程序軟件流程見圖4。
圖4 主程序流程 以前一些論文中提到的嵌入式以太網模塊并沒有涉及模塊以太網參數(這些參數包括：網關的MAC地址、IP地址、端口號、網關、子掩碼等)設置的問題，都是把模塊的以太網參數設置在軟件內，只能在軟件內進行修改，給使用者帶來了不便。為了方便以太網模塊的應用，本文提出一個修改模塊參數的方法：將模塊的以太參數保存在一個外接的EEPROM內，修改參 數時。上位機與MC9S12NE64進行串口通信，通過單片機I/O口來讀出和修改EEPROM內的參數，在上位機編寫一個軟件界面．使用者修改參數時，只需對界面進行操作。以太網模塊參數設置的軟件流程見圖5。
圖5 以太網參數設置軟件流程 VB6.0的MSComm控件能實現串口通信的功能，根據這一特點，用VB6.0編寫一個串口通信界面（見圖6）。
圖6 參數設置界面 運行界面后，通過MSComm控件定時、連續向串口發送串口識別碼，等待回復。MC9S12NE64單片機復位以后，先對接收到的串口數據進行分析，判別數據是否是上位機的串口識別碼，如果是則回復上位機，進入參數設置程序，否則進入OpenTCP程序。參數設置的步驟是：將以太網模塊串口與上位機串口相連，打開上位機界面，復位單片機，修改參數。 4 結論 本文利用MC9S12NE64單片機和OpenTCP協議實現了單芯片的嵌入式以太網模塊，模塊的硬件結構簡單、成本低，可廣泛應用于遠程控制和數據采集。同時提出了通過計算機和以太網模塊串口通信來修改模塊以太網參數的思想．并給出了參數設置的界面，簡化了參數設置工作量。隨著網絡化數字家庭、網絡化遠程控制和網絡化數據采集的發展，嵌入式以太網模塊必 定會有很好的應用前景。 本文作者創新點：設計了一個單芯片的嵌入式以太網模塊．針對以太網模塊的實際需要對OpenTCP協議進行最大量的裁減，減少了協議所占的內存空間，提高了單片機運行速度；提出了一個新的參數設置方法，減少了使用者參數設置時的工作量。 根據國內網絡化數字家庭和網絡化數據采集領域中對嵌入式以太網模塊的需求量估計．項目未來5年的經濟效益為1600萬元。 作者：陳建，陳萬忠 來源：《微計算機信息》(嵌入式與SOC)2009年第6-2期 |
