飞思卡尔MC9S12NE64以太网模块介绍

MC9S12NE64是Freescale公司生产的基于HCS12 CPU内核的16位单片机，内嵌EMAC和EPHY模块。

NE64的以太网模块实现了以太帧的收发功能。其中包括以太网介质访问控制模块(Ethernet Media Access Controller，EMAC)和以太网物理层驱动模块(Ethernet PhysicalTransceiver，EPHY)，这两个模块都遵循IEEE802.3标准。NE64的EMAC模块和EPHY模块的内部结构如图所示。

图中NE64的EMAC模块和EPHY模块可以独立使用，也可以集成使用。如果分开使用则通过MII接口的18个引脚与外界EMAC模块或者EPHY模块通信;如果使用内部模块，那么MII接口引脚对这两个模块均不可见，这样以太网模块对外通信的引脚只有4个：2差分个输入(RXN、RXP)和2个差分输出(TXN、TXP)。

1.EPHY模块

EPHY模块是物理接口收发器。支持IEEE-802.3定义的MII(Medium-independentinterface)介质无关端口。MII层定义了MAC和各种物理层之间的标准电气和机械接口，它们使得EPHY与EMAC之间的数据通信、EPHY的配置及通信状态的判断得以实现。EPHY模块一端与EMAC通信，另一端与传输介质进行通信。EPHY模块提供4个存储映射寄存器和18个MII寄存器，通过设置这些寄存器，使EPHY模块正常工作。

EPHY模块是遵循IEEE 802.3标准并兼容10/100Mbps的以太网收发器。可以配置成10BASE-T或者100BASE-TX模式。需要注意的是在外部总线模式下只能选择10BASE-T模式。

① 10BASE-T模式

10BASE-T模式中10表示传输速率为10Mb/S，BASE表示采用基带传输，T(twisted)为双绞线，每个网段最大传输距离为100M，实际传输距离受物理连线影响。使用曼彻斯特编码方式。可以采用3类UTP(Unshielded Twisted-Pair cable 非屏蔽双绞线)、集线器、RJ-45连接器连接。双绞线是两根绝缘导线互相绞结在一起的一种通用的传输介质，它可减少线间电磁干扰，适用于模拟、数据通信。

以太网通信是一种不可靠通信，实际它并不知道通信的对方有没有真正收到自己发出的数据。以太网中半双工模式下采用CSMA/CD ( Carrier Sense MultipleAccess/Collision Detect)，即载波监听多路访问/冲突检测方法。CSMA/CD是一种分布式介质访问控制协议，网中的各个站(节点)都能独立地决定数据帧的发送与接收。每个站在发送数据帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。

这时，如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，这使发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。每个站必须有能力随时检测冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，以免介质带宽因传送无效帧而被白白浪费，然后随机延时一段时间后，再重新争用介质，重发送帧。

假设A检测到网络是空闲的，开始发数据包，尽力传输，当数据包还没有到达B时，B也监测到网络是空闲的，开始发数据包，这时就会发生碰撞，B首先发现发生碰撞，开始发送碰撞信号，所谓碰撞信号，就是连续的01010101或者10101010，十六进制就是55或AA。这个碰撞信号会返回到A，如果碰撞信号到达A时，A还没有发完这个数据包，A就知道这个数据包发生了错误，就会重传这个数据包。但如果碰撞信号到达A时，数据包已经发完，则A不会重传这个数据包。

② 100BASE-TX模式

快速以太网技术100Base-TX是由10Base-T标准以太网发展而来的，主要解决网络带宽在局域网络应用中的瓶颈问题。可支持100Mbps的数据传输速率，在交换式以太网环境中可以实现全双工通信。在编码上，采用了效率更高的编码方式4B/5B编码。对NE64 EPHY模块的实际通信速度可以采用一些方法进行测试。比如将NE64通过网线(5类UTP)接到交换机的端口上，指示灯闪烁表示连接有效，并以颜色表示数据

速率：绿色-100Mbps，黄色-10Mbps。

2.EMAC模块

MC9S12NE64的EMAC实现了数据链路层的功能，提供将一台设备的网络层数据传输至另一台设备的机制。EMAC主要负责数据的传输，具有10Mbps/100Mbps的传输能力。在数据传输之前，EMAC自动对以太帧进行封装：添加帧的前导位、帧起始位以及CRC校验码。此外，EMAC具有MAC地址识别和滤波功能，并能进行错误检测。在半双工模式下，EMAC采用载波多路访问和冲突检测(CSMA/CD)机制;在全双工模式下，可采用流量控制机制。因此，EMAC模块的初始化应该是包括这些功能在内的初始化，它可以通过读写EMAC模块提供的21个寄存器来实现。