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用Ax88796實(shí)現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)際應用中的硬件連接問(wèn)題；給出軟件設計方面的一些注意事項，為SA1110的網(wǎng)絡(luò )應用提供一種參考。Intel公司的StrongARM SA1110是一款主要面向嵌入式應用的高性能32位微處理器，目前已經(jīng)被廣泛應用在PDA等手持設備上。SA1110最高主頻可達206 MHz，具有內存管理單元(MMU)和大容量的指令/數據高速緩存(16 KB/8 KB)，兼容SDRAM、SMROM等多種存儲設備，并帶有LCD和PCMCIA控制器。
1 Ax88796簡(jiǎn)介
Ax88796是臺灣Asix公司推出的NE2000兼容快速以太網(wǎng)控制器。其內部集成有10/100 Mb/s自適應的物理層收發(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(xiàn)類(lèi)型。
Ax88796執行基于IEEE802.3/IEEE802.3u 局域網(wǎng)標準的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(wú)關(guān)接口MII(Media Independent Interface)，用以支持在其它媒質(zhì)上的應用。此外，Ax88796還提供可選用的標準打印接口，可用于連接打印設備或用作通用I/O端口。其結構框圖如圖1所示。
Ax88796的地址總線(xiàn)SA[9:0]與數據總線(xiàn)SD[15:0]分別與CPU的地址/數據總線(xiàn)相連。CPU通過(guò)I/O讀寫(xiě)NE2000寄存器來(lái)控制Ax88796的工作狀態(tài)，通過(guò)遠程DMA FIFOs與Ax88796的內部緩存SRAM進(jìn)行數據交換。SRAM與MAC核之間進(jìn)行Local DMA將數據發(fā)送至MAC層，再經(jīng)由內部的PHY層發(fā)送至RJ45接口，或者經(jīng)過(guò)MII接口送至外部的物理層芯片。
SEEPROM接口可以用來(lái)連接串行EEPROM。EEPROM可用于存儲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(lái)設置與不同CPU總線(xiàn)連接時(shí)Ax88796的工作模式。在A(yíng)six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，也即設為ISA總線(xiàn)模式。但實(shí)際應用中發(fā)現這樣設置，在對Ax88796奇地址寄存器進(jìn)行8位數據寬度的訪(fǎng)問(wèn)時(shí)存在問(wèn)題：無(wú)論寫(xiě)入何值，讀出值總為00H（由于A(yíng)x88796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位數據寬度，因此存放地址有奇偶之分；而CPU在對Ax88796的控制中，需要對其寄存器進(jìn)行8位數據寬度的讀寫(xiě)）。
最初的懷疑是，對Ax88796的奇地址寄存器無(wú)法正確寫(xiě)入數據。但用示波器抓取數據總線(xiàn)上的信號，發(fā)現SA1110已經(jīng)正確送出數據；并且當對Ax88796的奇地址寄存器進(jìn)行讀操作時(shí)，Ax88796在數據總線(xiàn)D[7:0]上送出的數據正是此前SA1110向其奇地址寄存器寫(xiě)入的數據。也就是說(shuō)，數據已經(jīng)被正確寫(xiě)入了Ax88796的奇地址寄存器中，但SA1110從中讀取數據時(shí)出現了問(wèn)題。
根據Ax88796資料中的相關(guān)說(shuō)明，在ISA總線(xiàn)模式下，對其N(xiāo)E2000寄存器進(jìn)行8位數據寬度操作時(shí)，高8位數據線(xiàn)D[15:8]是被內部拉低的。因此，數據都是在數據總線(xiàn)D[7:0]上進(jìn)行傳送的，而Ax88796由地址線(xiàn)A0上信號電平的高低來(lái)判斷所訪(fǎng)問(wèn)地址的奇偶，如表1所列。
表1 Ax88796在ISA總線(xiàn)模式下的讀寫(xiě)操作
(a)ISA總線(xiàn)模式下的讀操作
LH
HL
HL
LH
H無(wú)效
無(wú)效偶字節數據
奇字節數據雙字節訪(fǎng)問(wèn)LLLLH奇字節數據偶字節數據
(b)ISA總線(xiàn)模式下的寫(xiě)操作
操作模式CSBHEA0IORDIOWRSD[15:8]SD[7:0]空閑模式HXXXXXX字節訪(fǎng)問(wèn)LLH
HL
HH
HL
LX
X偶字節數據
奇字節數據雙字節訪(fǎng)問(wèn)LLLHL奇字節數據偶字節數據
H-高電平，L-低電平，X-不確定
SA1110最大支持32位數據總線(xiàn)，它在進(jìn)行不同寬度的數據讀寫(xiě)時(shí)，有其自身的一套機制：
在對奇地址進(jìn)行8位數據寬度的寫(xiě)操作時(shí)（如寫(xiě)19H），地址線(xiàn)A0送出1，而數據總線(xiàn)D[31:24]、D[23:16]、D[15:8]、D[7:0]上同時(shí)送出該8位數據（即送出19191919H）；在對奇地址進(jìn)行8位數據寬度的讀操作時(shí)，地址線(xiàn)A0送出1，數據總線(xiàn)D[15:8]上的數據作為有效數據被讀入SA1110的內部寄存器，而其余數據線(xiàn)上的數據被丟棄。
由此可見(jiàn)，當SA1110對Ax88796的奇地址寄存器進(jìn)行8位數據寬度的讀操作時(shí)，Ax88796在數據總線(xiàn)D[7:0]上送出的有效數據，被SA1110丟棄了；而數據總線(xiàn)D[15:8]上的值00H被誤認作有效數據讀入了SA1110。這就解釋了為什么對Ax88796奇地址寄存器可以正確寫(xiě)入卻無(wú)法正確讀取的問(wèn)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，設置它工作在186總線(xiàn)模式下。SA1110的地址線(xiàn)A0經(jīng)反向器后接至Ax
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