第4章 嵌入式系统通信接口设计.ppt

第4章 嵌入式系统通信接口设计 目 录 4.1　以太网接口电路设计 4.2　RS-232接口电路设计 4.3　USB接口电路设计 4.1　以太网接口电路设计 4.1.1　以太网接口介绍 从应用的角度看，ITU.T 802.3模型层间结构如图4-2所示。 以太网接口电路主要由媒质接入控制MAC控制器和物理层接口（Physical Layer，PHY）两大部分构成，目前常见的以太网接口芯片有RTL8019/8029/8039、CS8900、 DM9000 、DM9008及DWL650无线网卡等。 MAC媒体访问控制 MAC定义了数据包怎样在介质上进行传输。在共享同一个带宽的链路中，对连接介质的访问是“先来先服务”的。 物理寻址在此处被定义，逻辑拓扑（信号通过物理拓扑的路径）也在此处被定义。线路控制、出错通知（不纠正）、帧的传递顺序和可选择的流量控制也在这一子层实现。 　 注解： 　 该协议位于OSI七层协议中数据链路层，数据链路层分为上层LLC（逻辑链路控制），和下层的MAC（媒体访问控制），MAC主要负责控制与连接物理层的物理介质。 在发送数据的时候，MAC协议可以事先判断是否可以发送数据，如果可以发送将给数据加上一些控制信息，最终将数据以及控制信息以规定的格式发送到物理层； 在接收数据的时候，MAC协议首先判断输入的信息并是否发生传输错误，如果没有错误，则去掉控制信息发送至LLC（逻辑链路控制）层。 应 用： 　 不管是在传统的有线局域网（LAN）中还是在目前流行的无线局域网（WLAN）中，MAC协议都被广泛地应用。 在传统局域网中，各种传输介质的物理层对应到相应的MAC层，目前普遍使用的网络采用的是IEEE 802.3的MAC层标准，采用CSMA/CD访问控制方式； 而在无线局域网中，MAC所对应的标准为IEEE 802.11，其工作方式采用DCF（分布控制）和PCF（中心控制）。 CSMA/CD CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detect）即载波监听多路访问/冲突检测方法。 CSMA/CD是带有冲突检测的CSMA，其基本思想是：当一个节点要发送数据时，首先监听信道；如果信道空闲就发送数据，并继续监听；如果在数据发送过程中监听到了冲突，则立刻停止数据发送，等待一段随机的时间后，重新开始尝试发送数据。 现在的ARM芯片内嵌的以太网控制器一般都具有以下几个特点： 1）支持媒体独立接口（Media IndependentInterface，MⅡ）。 2）带缓冲DMA接口（Buffered DMA Interface，BDI）。 3）在半双工模式下提供10M/100Mb/s的以太网接入，控制器支持CSMA/CD协议。 4）在全双工模式下提供10M/100Mb/s的以太网接入，支持IEEE802.3 MAC控制层协议。 对于嵌入式处理器ARM（S3C2440），已经包含了以太网MAC控制器，但并未提供物理层接口，因此，需外接一片物理层芯片以提供以太网的接入通道。 而最常用的单口10M/100Mb/s高速以太网物理层接口器件均提供MⅡ接口和传统7线制网络接口，可方便地与ARM连接。 以太网物理层接口器件主要功能一般包括：物理编码子层、物理媒体附件、双绞线物理媒体子层、10BASE-TX编码/解码器和双绞线媒体访问单元等。 4.1.2　以太网接口的设计 目前常见的以太网接口芯片有RTL8019/8029/8039、CS8900、DM9008及DWL650无线网卡等。 一、ARM应用中的以太网设计方案选择 （1）在以网络为核心的应用系统中，微处理器一般可以选择ARM9、ARM11、Cortex-A8、Cortex-A9等处理器： （2） 在面向快速网络应用的低成本、低功耗的网络应该系统和网络设备中，例如视频监控系统，微处理器一般可以选择内部带有以太网MAC控制器的Cortex-M3、Cortext-M4处理器器，例如STM32F107、STM32F207 、STM32F407等，内部集成了以太网10/100M MAC模块，支持10M/100M自适应网络应用。