以太網(wǎng)與串行接口轉(zhuǎn)換電路設(shè)計

　　越來越多的設(shè)備需要接入網(wǎng)絡(luò)以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制或資源共享。以太網(wǎng)接口布線方便，通信帶寬較寬，可達(dá)100 Mb/s甚至1000 Mb/s。嵌入式系統(tǒng)由于具有體積小、價格低、專用性能高的優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備和工業(yè)測試設(shè)備中。隨著嵌入式系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的日益緊密結(jié)合，在嵌入式系統(tǒng)中引入TCP/IP協(xié)議棧已成為嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的重要研究方向。

　　本文在以太網(wǎng)接口實現(xiàn)基本數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)上將其轉(zhuǎn)換成其他通用串行接口（如SPI、UART、CAN），更利于應(yīng)用在廣泛的工業(yè)控制領(lǐng)域中。目前市面上的以太網(wǎng)控制芯片大多功耗高、功能復(fù)雜，不適合用在中低端的嵌入式系統(tǒng)中。之前Microchip推出的芯片ENC28J60的網(wǎng)絡(luò)接口速度只能達(dá)到 10 Mbps，其SRAM buffer也不大容易造成接收溢出，而ENC424J600速度可達(dá)100 Mbps，功能將更加完善，并提供兩種接口給嵌入式開發(fā)者選擇，是一款很好的網(wǎng)絡(luò)接口芯片。STM32F103RET6是一款ARM處理器，它的功耗低、價格低廉、功能強(qiáng)大、具備豐富的串行接口，具有512 KB的Flash，在一般的應(yīng)用中可以不用外擴(kuò)Flash，是中低端嵌入式開發(fā)系統(tǒng)的最佳選擇之一。將兩者結(jié)合不但能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，而且可以靈活轉(zhuǎn)換成其他串行接口，用途廣泛

　　網(wǎng)絡(luò)控制器外圍硬件電路

　　ENC424J600網(wǎng)絡(luò)控制器外圍硬件電路設(shè)計需要注意的幾點(diǎn)有：ENC424J600的SPISEL引腳需要通過100 kΩ電阻上拉至電源，這樣系統(tǒng)上電時就能進(jìn)入SPI模式，同時引出INT引腳作為接收中斷使用；每個電源引腳與地之間都應(yīng)連接一個電容，為更好地防止干擾在設(shè)計時加了兩個電容，布線時使0?01 μF電容更靠近電源引腳；RBIAS引腳需接一個12.4 kΩ的電阻到地；另外RD+、RD-差分信號處的接法與一般的網(wǎng)絡(luò)控制器不同，它不是直接通過電阻接到電源上，需要特別注意。以太網(wǎng)接口則采用 HR961160C，該插座集成以太網(wǎng)隔離變壓器、LED燈于一體，同時是貼片式的，節(jié)約PCB制板空間。在PCB布線時需要注意的是RD+、RD-和 TD+、TD-兩對高頻差分線的走線應(yīng)對稱并盡可能短。

　　ENC424J600外圍硬件電路及HANRUN以太網(wǎng)變壓器插座外圍電路圖如圖2、圖3所示。

　　圖2　ENC424J600外圍硬件電路

　　圖3　HANRUN以太網(wǎng)變壓器插座外圍電路

　　ENC424J600是單獨(dú)可用的快速以太網(wǎng)控制器。其與MCU的連接方式可采用具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行總線SPI或靈活的并行接口。SPI接口數(shù)據(jù)速率可達(dá)14 Mb/s、并行接口速率可達(dá)140 Mb/s。ENC424J600滿足10 baseTX全雙工、半雙工模式、100 baseTX全雙工、半雙工模式，4種模式均符合IEEE 802.3協(xié)議。芯片內(nèi)置PHY物理層及MAC媒體訪問控制層。引擎具有RSA、DiffieHelman、AES、MD5、和SHA1算法。芯片具有44引腳TQFP和QFN兩種封裝形式。該芯片另一個突出特點(diǎn)是具有24 KB的SRAM Buffer，基本不需要外接SRAM。芯片SRAM Buffer的分配如圖1所示。SRAM Buffer被分為兩個區(qū)域，一般將General Purpose Buffer設(shè)為發(fā)送區(qū)，RX FIFO Buffer設(shè)為接收區(qū)，通過指針ERXST區(qū)分兩個區(qū)域，通常將接收區(qū)設(shè)置較大以防止接收幀溢出。