嵌入式网络控制器CS6208及其应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:CS6208是Myson Century公司推出的专门用于网络控制和传输的芯片,它基于8051体系结构硬件平台的支撑,使用Keil 51编译环境,处理速度与8051系列单片机相比有很大的提高,支持IEEE 802.37线ENDEC接口以及TCP/IP、ARP、UDP等协议,并且集成有4周期的8051和一个以太网接口。由于它把TCP/IP协议栈函数已封装起来,因此,用户只需调用它的API函数即可完成操作。文章介绍了CS6208的原理、特点和引脚功能,给出了CS6208的一种典型应用设计电路。 关键词:CS6208;TCP/IP;网络控制 1 概述 CS6208是Myson Century公司最新推出的嵌入式网络微控制器,尤其适用于一些网络控制和传输的场合。该器件基于8051体系结构硬件平台的支撑,使用Keil 51编译环境并且处理速度比8051系列单片机有很大的提高。通常8051单片机中的12个时钟周期可组成一个机器周期,而在CS6208中只需要4个时钟周期,因此在相同的时钟周期下,CS6208的处理速度是51系列单片机的3倍。CS6208将TCP/IP协议栈的底层函数标准化,并把它封装成API函数。这样,原来用户要编写TCP/IP协议代码才能解决的问题现在只需调用API函数即可解决,因而大大缩短了产品的开发周期;CS6208内部集成了4周期的8051和一个以太网控制器,并配备有标准10MHz以太网接口(包括MAC和PHY),同时支持ARP、ICMP、IP、UDP、TCP、DNS、DHCP、HTTP等常用协议,应用技术门槛极低,用户无需自己开发TCP/IP等核心协议程序,特别适合传统行业的产品改造和升级,而且极其方便;CS6208把原来需要单片机和MAC控制器两个芯片才能解决的网络接入问题集成到了一起,从而大大降低了产品的成本;此外,它的节能机制更加科学高效,CPU核仅工作在1.8V。系统工作在60MHz时,如果输入电压为5V,典型电流值为258mA在节能模式下仅为128mA。 图1 2 引脚功能及芯片主要特点 2.1 引脚功能 图1所示是CS6208的引脚排列。 2.2 主要特点 CS6208内部的功能模块组成框图如图2所示。其主要特点如下: ●CPU 基于8051体系结构的硬件平台,它的时钟在内部可编程,系统最高可工作在60MHz。 ●存储器结构 片内有65k字节ROM和32k字节的RAM存储器,外部最多可以扩展到98k字节数据存储器和131k字节程序存储器。 ●串口和计数器 全双工的通用串口和计数器,与8051单片机相类似,同时,该芯片内部还集成有看门狗电路,而且其串口具有增强的自动地址识别和帧检错功能。 ●中断 具有8个中断源和3个中断优先级。 ●网络接口 集成有10/100MHz以太网控制器和IEEE 802.3 7线ENDEC接口内部有发送缓冲区和接收缓冲区,通过硬件能够自动计算各类网络协议栈中的校验和。 ●I/O 带有4个8位数字双向通用I/O,它们具有超强驱动能力以及3.3V和5V的输入输出能力。 ●协议 编制的应用程序可以访问TCP/IP网络协议栈,同时支持ARP、ICMP、IP、UDP、TCP、DNS、DHCP、HTTP等常用协议和软件,用户也可根据需要增加自己的协议。 ●A/D 内含四通道7位模数转换器。 ●电源管理 具有可编程的自动监测掉电和复位模式,CPU核工作在1.8V。 3 工作原理 CS6208物理层支持以太网接口和RS232串口的点到点协议。在CS6208中,每一个以太网的发送缓冲区是1.5k字节,其接收缓冲区也经常使用的,因为数据有时是以猝发形式收到的,因此,当收到数据时,就把收到的数据放到这个缓冲区中,然后由数据链路层直接从该缓冲区取走数据。链路层通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡,它们将一起处理与电缆的物理接口细节数据,其缓冲区可用来暂时存储要发送或接收的数据帧。网络层则处理分组在网络中的活动,比如分组的选路等。传输层可为两台主机的应用程序提供端到端的通信。在TCP/IP协议族中有两个互不相同的协议TCP和UDP;其中TCP为两台主机提供可靠的数据通信,而UDP则提供一种简单的服务。对于TCP发送过程而言,应用程序把数据先写到缓冲区中,再写到TCP的发送缓冲区,然后写到数据链路层的缓冲区,最后再通过以太网发送缓冲区到网络上。TCP的接收数据过程与此类似,每一个TCP套节字的接收缓冲区是可选的,如果应用程序要使用这个接收缓冲区,那么传输过来的数据就先写到这个缓冲区中,之后再从这里取走,如果没有这个接收缓冲区,接收来的数据就会直接送给应用程序。在这种情况下,对于UDP来说,其过程还相对简单,应用程序只要把缓冲区中的数据送到数据链路层缓冲区中,然后通过以太网发出去即可,而应用层则要负责处理特定的应用程序细节,这就要求每一个应用程序都有自己的缓冲区,这在一些标准的TCP应用程序(如POP3、SMTP、HTTP、FTP)中是很常见的。具体的数据处理过程见图3所示,图中箭头所指是数据的流向。 4 CS6208的应用 CS6208特别适用于网络传输,尤其是在接入到Internet时,可以非常方便地用于社区安全管理、监控、家居安全、小型仪器设备的网络化升级和信息家电等。原来需要专门工具、软件,且需花费很长的研发时间才能实现的远程管理和控制,现在使用普通IE或者NetScape等常用浏览器软件,通过Internet即可实现远程访问和控制,因而是信息家电等设备In-ternet化升级换代的有力工具。它的处理速度能够达到一般网络接入的要求,由于CS6208支持ARP、ICMP、IP、UDP、TCP、DNS、DHCP、HTTP等常用协议,且应用技术门槛极低,因而无需用户自己开发TCP/IP等核心软件,特别适合传统行业的产品改造和升级;同时它也可以实现RS232到以太网口的传输,以使数据轻松接入网络。CS6208的外部数据输入端可以是SRAM或者FIFO接口,数据经处理后直接发送至局域网或者连接到Internet用户,而且CS6208的双向通用串口和两个I2C总线接口可以方便地扩展使用。图4是笔者用CS6208设计的网络摄像机系统的网络收发服务器子系统(图像压缩模块图中未画)。在该系统中,CS6208作为服务器,压缩系统模块不断地把图像数据写到FIFO中,CS6208则不断从FIFO中读取数据并进行处理,然后通过网络发送到局域网或因特网上。图中的EEPROM是用来存储CS6208程序的,串口EEPROM通过I2C总线来配置服务器的IP地址、MAC地址、子网掩码、网关等信息,主机可以选择直接通过左侧串口对CS6208服务器进行控制,从而大大方便用户的使用。实际使用证明:该系统工作非常稳定可靠,具有较高的数据吞吐量。
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