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  • 基于W5100的DSP快速网络接入解决方案

    基于W5100的DSP快速网络接入解决方案

    现代数据采集领域中,越来越多的现场采集设备需要扩展网络功能以实现远程控制和数据传输。以太网以其低成本,易于集成,传输距离远的优势使其得到了广泛应用。 传统的以太网解决方案,往往采用主控CPU连接物理层接口芯片,在主控器内编写以太网通信协议。这种方法需要编写繁琐的程序并且耗费大量的时间调试。由于网络协议一般都比较大,写入软件后稳定性欠佳,不利于系统的快速开发与稳定运行,而且客户时常会有新的需求。这种用软件实现的方式很难满足频繁更新升级的要求。因此,一种方式就是将网络协议的处理独立于系统处理器之外,让应用程序与资料的输入/输小分别执行于不同的硬件,来适应多方而的条件。它将网络协议的处理分成一个由特定处理器执行的控制部分和一个硬件线路部分,这种方式的优点是具有较短的开发周期与较高的弹性,而且能够增加稳定性并有效降低主CPU负担,模块化的没计也便于以后系统的升级。 北京博控自动化有限公司推出的高速硬件以太网协议芯片W51O0,很好的解决了上述问题。它本身集成了高度成熟的TCP/IP协议栈、以太网MAC层、PHY层等,支持TCP、UDP、IPv4、ICMP、ARP、IGMP和PPPoE等协议,这些协议已经在很多领域经过了多年的验证。它支持4个独立的Socket通信,内部16 KB的发送/接收缓冲区可快速进行数据交换,最大有效通信速率可达25 Mbps。使用W5100不需要考虑以太网的控制,只需要进行简单的端口(socket)编程,像访问外部存储器一样简单。它提供两种并行总线接口(直接总线与间接总线)以及串行SPI接口。W5100大大减少了硬件接口设计和网络编程的工作量,并且可以实现可靠稳定运行的远程数据通信系统,可广泛应用于各种安全检测、电力系统的测量监控音视频传输、远程信息传输等领域。图1为W5100的系统构架图。 例如,将以太网技术引入以DSP为核心的嵌入式系统,使DSP芯片具备网络连接功能,PC就通过网卡与DSP嵌入式模块进行大量数据交换并对其进行控制。 下面给出了一种TMS320F2812(简称F2812)和W5100相结合的嵌入式网络控制系统,应用程序由DSP来执行,而网络协议的处理与数据的传输则由W5100来实现。在进行系统设计时不必考虑网络协议的细节,只需要解释并执行网络芯片传送过来的指令和数据就可以实现与Internet网络连接,且不需要操作系统的支持,具有接口电路简单,编程方便等特点。系统框图如图2所示。 从图2中可以看出,需要检测或传输的信号和数据可以通过F2812丰富的外设接口直接输入,并且可以根据实际需要由DSP芯片对其进行预处理工作,然后传输至W5100芯片,完成网络协议的处理,再通过自带变压器的RJ45网口传至PC机。同理,由PC机发出的控制指令或是传出的数据,也可反方向地传输至DSP的信号和数据输出端,实现了DSP嵌入式系统的网络化数据采集与传输。JTAG接口用来根据具体要求烧写程序到DSP内部的Flash,外扩RAM用于处理传输过程中的数据,SD存储卡用于存储数据,它们使得数据的处理变得更加灵活。网络传输状态指示灯反映了数据传输的实时状态。 W5100与微处理器芯片的接口方式有3种:直接总线接口模式、间接总线接口模式和SPI模式。其中直接总线接口模式适用于大数据量传输的情况;SPI模式的接口连线较少,适用于数据量不大,传输速率相对较低的情况;间接总线接口模式下的数据传输性能则介于它们两者之间。在本系统中选用直接总线接口模式,以最大限度地提高数据的传输速率。 图3为直接总线接口模式的硬件结构框图。通过译码电路将外扩RAM和W5100映射到F2812的ZONE2区,W5100占用从0X90000到0X98000共32K的地址空间。F2812和W5100的接口电平都是3.3 V,不需要电平转换器,可以直接连接。F2812的GPIOA0作为W5100的复位信号,两者的读写信号线以及地址线和数据线直接相连,W5100的中断信号线直接接入F2812的外部中断XINTl。不难看出,该模式下硬件电路的设计相对简单,形式类似于DSP芯片外扩RAM,只是增加了复位和中断两条控制线。就F2812而言,对W5100的操作与读写RAM一样。 图3中,W5100的公共寄存器用来设置W5100的工作模式、中断向量、IP地址、网关地址、子网掩码、物理地址、超时值等相关信息;套接字寄存器平均分为4部分,对4个独立的网络通道单独设置;发送和接收数据缓冲区用来存放临时数据。通过设置W5100内部的控制寄存器,设计者完全可以像在局域网中配置IP地址一样简单地配置设计的系统,通过灵活创建和选择TCP和UDP套接字(socket)来完成网上的数据交换。W5100支持多种网络通信协议。本系统中采用TCP/IP协议的服务器模式,接收PC机的命令并执行相应的数据采集和传输工作。程序包括6个子模块:初始化模块、创建socket模块、网络连接模块、数据发送模块、数据接收模块、关闭socket模块。初始化模块主要完成对DSP自身的初始化和对W5100的初始化。DSP的初始化任务主要是设置中断和根据具体要求设定接口参数。W5100的初始化包括对网关、子网掩码、IP地址、MAC地址的设置。 依托W5100完善的TCP/IP协议处理功能,使DSP在没有操作系统的支持下接入Internet网络,具有简单、可靠、价格低廉等优点,具有非常好的应用前景。当然,W5100也可以与51、AVR、PIC、ARM等微控制器完美结合使用,快速提供稳定可靠的网络接入能力。目前,W5100在家庭网络、串口转以太网、并口转以太网、安防设备、嵌入式服务器等方面都有了大量成熟的应用,如机顶盒、数字多媒体设备、工业控制、网络打印机、视频监控、网络门禁以及工厂与建筑自动化等等。速度更快,功能更强大的W5300也开始批量供货,进一步满足对高速系统的需求。

    时间:2018-09-24 关键词: DSP 解决方案 嵌入式处理器 tms320f2812 w5100 快速网络接入

  • w5100实现dns解析功能

    环境:主机:WIN7开发环境:MDK4.72MCU:STM32F103ZE说明:在项目中我要搭建一个服务器,服务器域名固定,但ip是动态的.每一个带w5100的板子需要解析dns,获得服务器ip.dns协议格式:参考链接:http://blog.csdn.net/wangyifei0822/article/details/2316857源代码:dns请求:mily:SimHei;">/**********************************************************************dns请求*参数:socket:端口*url:目标url*dns_ip:dns服务器ip**********************************************************************/voidinf_w5100_dns_query(uint8_tsocket,char*url,uint8_t*dns_ip){uint8_tdata[100]={0};uint8_ti=0;uint8_tj=0;uint8_tstr_len=0;uint8_tindex_num=0;//dns标识字段data[i++]=(DNS_ID>>8)&0xff;data[i++]=DNS_ID&0xff;//dns头data[i++]=0x01;data[i++]=0x00;data[i++]=0x00;data[i++]=0x01;data[i++]=0x00;data[i++]=0x00;data[i++]=0x00;data[i++]=0x00;data[i++]=0x00;data[i++]=0x00;//正文j=0;str_len=0;index_num=i++;while(1){//判断是否到字符末尾if(url[j]==''){data[index_num]=str_len;data[i++]=0x00;break;}if(url[j]!='.'){data[i++]=url[j];str_len++;}else{//字符长度data[index_num]=str_len;str_len=0;index_num=i++;}j++;}//dns尾data[i++]=0x00;data[i++]=0x01;data[i++]=0x00;data[i++]=0x01;//发送inf_w5100_write_data(socket,data,i,dns_ip,53);}dns解析:[cpp]view plaincopy/**********************************************************************dns响应*参数:data:接收的数据*size:数据长度,单位字节**********************************************************************/voidinf_w5100_dns_response(uint8_t*data,uint16_tsize){uint8_ti=0;for(i=0;i

    时间:2018-09-18 关键词: dns w5100 解析功能

  • 基于W5100的远程控制器设计

    摘要:设计了一种基于硬件TCP/IP协议栈芯片W5100的嵌入式以太网远程控制器,给出了其详细的系统设计方案,实现了对核测量以及粒子加速器控制领域的RS 232/RS 485串行接口设备的远程控制。采用该控制器可灵活、稳定、可靠地构建分布式控制系统,而且可以根据实际需要进行系统扩展。 关键词:W5100;TCP/IP硬件协议栈;串行接口 0 引言     在核测量以及粒子加速器控制领域,经常用到的都是带有标准RS 232/RS 485串行接口的设备。比如在国家大科学工程——兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL-CSR)的真空控制系统中,沿着束流管道排满了各种真空支持设备,有粒子泵电源、分子泵、钛升华泵、阀门、真空计等,这些设备一般带有标准的RS 232/RS.485串行接口,以便于同计算机接口通信来实现自动控制,并且能在环境辐射、无人监护的情况下长期工作。为了使这些设备能够在统一的管理下正常工作,传统的方法是在工作现场安置工控机,通过外加PCI形式的多串口卡,并通过工控机的网络接口实现TCP/IP组网,实现现场所有设备的统一管理。但是这种方法不仅成本太高,而且维护工作量也很大。为此设计了一种 基于硬件TCP/IP协议栈芯片W5100的通用型远程控制器,可以简单、快捷、低成本地完成远程测控任务。   1 总体设计     作为一个大型的测控系统,通常由多个子系统来构成。为了实现统一的远程设备管理,应该采用分布式控制系统来设计,使用户通过TCP/IP协议集中远程访问和控制各个现场分散的运行设备。因此,设计了一种基于W5100的TCP/IP远程控制器,它能够完成TCP/IP协议与现场RS 485总线之间的协议转换,同时利用嵌入式MCU自身硬件资源可本地控制一路标准的RS 232接口设备,而且可以通过温度传感器对工作环境温度实施监测。控制系统的总体设计方案如图1所示。在控制中心放置一台计算机作为子系统的控制终端,通过交换机与每一个W5100网络控制器相连接。W5100网络控制器都设置有惟一的IP地址,不仅可以连接一台标准的RS 232串行接口设备,同时也可以完成现场RS 485串行接口总线之间的协议转换。 1.1 控制器的硬件设计     传统的嵌入式Internet系统设备基本上全部是采用软件方法来实现TCP/IP协议栈。用软件设计TCP/IP协议栈对开发人员软件能力要求很高,要求对操作系统和TCP/IP协议有一定程度的熟悉,并且高档微控制器和实时操作系统的价格也很高;另外,由于网络协议都比较大而且复杂,写入软件后稳定性欠佳。因此直接采用硬件TCP/IP协议芯片(W5100)实现组网方案,具有设计简单、灵活的特点,并且不需要实时操作系统的支持。     W5100高度集成了成熟的TCP/IP协议栈、以太网MAC层,PHY层等,支持TCP,UDP,IPv4,ICMP,ARP,IGMP和PPPoE等协议,这些协议已经在很多领域经过了多年的验证。它支持4个独立的socket通信,内部16KB的发送/接收缓冲区可快速进行数据交换,最大有效通信率可达到25 Mb/s。使用W5100不需要考虑以太网的控制,只需进行简单的端口(socket)编程,同访问外部存储器一样简单。它提供两种并行总线接口(直接总线和间接总线)以及串行SPI接口,W5100大大减少了硬件接口设计和网络编程的工作量,并且可以实现可靠稳定运行的远程数据通信系统。     基于W5100的远程控制器主要由微控制器ARM7,温度传感器DS18B20,W5100网络接口芯片,RS 232,RS 485以及RJ-45接口等芯片组成。微控制器ARM7采用的是飞利浦的LPC2131,它是32位微处理器,采用冯·诺依曼结构(数据和指令混合编址),并且内核采用的是ARM7TDMI-S核。LPC2131具有如下特性:8 KB片内SRAM;32 KB片内FLASH,128位宽度接口/加速器实现高达60 MHz的操作频率;8路10位A/D转换器;2个32位定时器(带4路捕获和4路比较通道),PWM单元(6路输出)和看门狗;2个UART,2个高速I2C接口(400 Kb/s),SPI,SSP;通过向量中断控制器,可配置优先级和向量地址。     由于LPC2131所具有的特性以及它较小的封装(LQFP64)和极低的功耗使LPC2131可以理想的应用于小型系统中,如通信网关、协议转换器和工业控制等。远程控制器的硬件设计原理框图如图2所示。在设计中,LPC2131与W5100通过SPI接口进行连接,LPC2131作为SPI主设备,W5 100作为从设备,并由LPC2131为W5100提供时钟信号。LPC2131通过RS 232接口与本地的设备实现通信和控制,同时通过RS 485接口实现TCP /IP协议与现场RS 485总线之间的协议转换。DS18B20温度传感器可以实时监控本地工作环境的温度变化,如果现场工作环境温度过高或者过低,则可以通过TCP/IP网络向远程的控制中心报警。 1.2 控制器的软件设计     本系统基于ADS 1.2平台开发,采用C语言和汇编语言混合编程完成固件程序的编写,并完成了在现场环境下的调试,最终实现了基于W5100的远程控制器软件设计。系统软件采用模块化的设计思想,把程序化繁为简,便于程序的设计、调试及维护。整个软件系统主要包括初始化模块、TCP/IP模块和RS 232/RS 485接口处理模块等。 1.2.1 初始化模块     初始化模块主要对控制器LPC2131和W5100进行初始化。LPC2131初始化主要包括启动初始化、时钟、I/O、串口以及SPI接口的初始化设置等,使LPC2131工作在SPI主设备状态,W5100工作在从设备状态。W5100初始化包括W5100工作模式、中断向量、IP地址、网关地址、子网掩码、物理地址、超时值等相关设置,并通过对套接字寄存器初始化来设置W5100的4个独立的网络通道。在该控制器设计中,采用的是客户端/服务器模式,通过初始化设置,使W5100工作在服务器模式下,等待远端控制终端的连接。     所以,通过设置W5100内部的控制寄存器,完全可以像在局域网中配置IP地址一样简单地配置设计的系统,通过灵活创建和选择TCP或者UDP套接字来完成网上的数据交换。 1.2.2 TCP/IP网络模块     TCP服务器模式程序流程图如图3所示。首先通过初始化模块初始化W5100,并创建一个socket,把socket和本机的IP地址和TCP端口绑定,然后侦听端口;下一步进入循环等待状态,如有客户端连接请求,则接受客户端连接要求;同时接受客户机发来的数据,产生系统中断,进入到接收中断处理进程;如果在发送缓冲区有数据要发送,则在客户端连接成功后,进入发送数据处理进程;最后如果接收和发送数据均已经完成,就进入关闭端口进程,关闭socket,通信终止;在整个的TCP网络通信过程中,如果产生超时中断,则直接关闭通信端口。  TCP/IP模块的主要功能是对网络数据的接收和发送。通过初始化模块的设置,将W5100设置为服务器模式,通过socket编程,实现了远程控制器的客户端/服务器工作模式。 1.2.3 RS 232/RS 485接口处理模块     RS 232/RS 485接口处理模块由数据编码/解析子模块和RS 232/RS 485接口子模块组成。数据编码/解析子模块的主要任务是完成对网络接收来的数据进行解析并按设备通信格式进行编码,同时将从RS 232/RS 485接口设备获得的数据解析并编码成为标准的TCP/IP信息包,传送给远程的控制终端。RS 232/RS 485接口模块实现了与本地RS 232标准接口设备数据的交换功能以及完成了TCP/IP协议与现场RS 485接口总线之间的协议转换。     依托W5100完善的TCP/IP协议处理功能,使LPC2131在没有操作系统的支持下可介入Internet网络,实现了对RS 232接口和RS 485接口总线数据转换的功能。 2 结语     基于LPC2131微控制器和W5100网络芯片设计的带有标准RS 232/RS 485接口和标准以太网接口的远程设备控制器,它通过标准RS 232/RS 485接口与被控设备进行连接,并通过以太网接口接入到控制网络中去,从而实现了分布式控制系统的网络远程控制。采用该控制器构建的分布式控制系统具有灵活、廉价、稳定、可靠、且容易进行系统扩展的特点。

    时间:2011-04-07 关键词: 制器设计 程控 w5100

  • 以太网控制芯片W5100的存储装置设计

    摘要:利用MSP430系列单片机直接控制以太网控制芯片W51000进行数据传输和存储,给出了系统的工作原理、硬件连接和软件实现方法。该装置通过双绞线与计算机相连,可以实现远距离、快速的数据传输及存储。 关键词:W5100;MSP430;数据存储 引言     网络的开放性和全球化,促进了人类知识的共享和经济的全球化。以太网技术以其灵活方便的连接方式、良好的开放性、高效、成本低等优点,已经广泛地应用于各种计算机网络,并且还在不断地发展。目前,网络技术在电子产品中的应用越来越广,更多的设备需要提供网络接口,以方便与外部互联通信。     随着技术的不断发展,越来越多的测试系统、控制机构等都需要实时地、快速地并且远距离地传输数据。传统的存储装置利用RS232、RS485等串口,数据传输速率非常有限,面对大数据量实时传输的要求显得无能为力。现在流行的USB总线可以达到非常高的传输速率,但传输距离有较大的限制。利用以太网接口实现快速、远距离的数据传输和存储是一种非常好的解决方法。 1 系统硬件设计     系统结构框图如图1所示。该存储装置由双绞线接口RJ45口、以太网接口芯片W5100、TI公司的MSP430系列单片机MSP430FG4618、电源模块、串口读数口等组成。计算机通过自身的网卡及网线与该存储设备相连。RJ45口采用集成网络变压器的13F-60FGYDPNW2NL,可以减少硬件平台的面积,并且使连接更方便。这种网口自带两个小灯,可以直观地显示双绞线的连接情况和数据的传输情况。 1.1 W5100的接口设计 1.1.1 W5100简介     W5100是一款多功能的单片网络接口芯片,内部集成有10/100M以太网控制器,主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。使用W5100可以实现没有操作系统的Internet连接。W5100与IEEE802.310BASE-T和IEEE802.3u 100BASE-TX兼容,内部集成了全硬件的TCP/IP协议栈、以太网介质传输层(MAC)和物理层(PHY)。W5100内部还集成有16 KB存储器用于数据传输。使用W5100不需要考虑以太网的控制,只需要进行简单的端口(Socket)编程。     W5100的主要特性如下:支持自动通信握手(全双工和半双工);支持自动MDI/MDIX,自动校正信号极性;支持ADSL连接(支持PPPoE协议中的PAP/CHAP认证模式);支持4个独立端口同时运行;不支持IP的分片处理;内部16 KB存储器用于数据发送/接收缓存;3.3 V工作电压,I/O口可承受5 V电压;80脚LQFP小型封装;支持SPI接口(SPI模式O、3);多功能LED信号输出(TX、RX、全双工/半双工、地址冲突、连接、速度等)。     通信模式可选为自动识别,或者强制设定为10BASE-T/100BASE-TX、HDX/FDX等设置的组合通信方式。芯片还提供了许多接口用于接发光二极管,包括Tx(发送)、Rx(接收)、Full/Duplex(全/半双工)、Collision(冲突)、Link(连接)、Speed(速度)的指示灯,以显示芯片的当前工作态。 1.1.2 W5100的接口电路     W5100和单片机的接口如图2所示。W5100的数据线SD0~SD7直接与单片机的通用I/O口相连。读信号线、写信号线、片选信号、中断信号INT分别与单片机的通用I/O引脚相连。W5100上的复位引脚采用低电平复位,至少要保持20 ms的复位时间,此处采用阻容电路对其进行复位。调节电阻值到10 kΩ,电容值到10μF。     W5100供电电压为3.3 V和1.8 V,其中1.8 V可由芯片内部线性稳压电源产生,外接滤波电路后供回芯片。W5100通过异步数据地址等接口与单片机相接。芯片的以太网物理单元通过接收RXIP/RXIN和发送TXOP/TXON,将网络接口RJ45和双绞线接入到计算机当中。     W5100与单片机的接口方式有3种:直接总线接口模式、间接总线接口模式和SPI模式。其中,直接总线接口模式适用于大数据量传输的情况;SPI模式的接口连线较少,适用于数据量不大、传输速率相对较低的情况;间接总线接口模式下的数据传输性能则介于两者之间。在本系统中选用直接总线接口模式,以最大限度地提高数据的传输速率。 1.2 串口的设计     在实际应用中,很可能出现数据已经存入但是RJ45口损坏而没有办法读数的情况。为了防止因RJ45口的损坏而导致整个装置不可用,可加入串口模块直接利用串口进行读数。 2 系统工作原理 2.1 工作状态图     工作状态图如图3所示。 2.2 网络协议的选择     W5100本身集成了高度成熟的TCP/IP协议栈、以太网MAC层、PHY层等,支持TCP、UDP、IPv4、ICMP、ARP、IGMP和PPPoE等协议。     TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)是基于连接的协议,也就是说,在正式收发数据前,必须和对方建立可靠的连接。一个TCP连接必须要经过3次“对话”才能建立起来。     UDP是一个无连接协议,传输数据之前源端和终端不建立连接,当它想传送时就简单地去抓取来自应用程序的数据,并尽可能快地把它扔到网络上。虽然UDP是无连接的协议,它不保证数据包一定能够到达目的主机,但是在本应用中存储器跟主机通常位于同一内部局域网内,网络环境良好,数据丢失的可能性很小。另外,UDP容易实现,占用资源少,传输速度高,可以满足整个装置的应用需要。 3 软件设计 3.1 主程序设计     软件实现的主程序流程如图4所示。 3.2 寄存器的设置     通过设置W5100内部的控制寄存器,完全可以像在局域网中配置IP地址一样简单地配置设计的系统。     常用寄存器主要包括:模式寄存器(MR)、网关地址寄存器(GWR)、子网掩码寄存器(SUBR)、物理地址寄存器(SHAR)、源IP地址寄存器(SI-PR)、中断寄存器(IR)、中断屏蔽寄存器(IMR)、重试时间寄存器(RTR)、重试次数寄存器(RCR)、接收数据缓冲区大小寄存器(RMSR)、发送数据缓冲区大小寄存器(TMSR)等。套接字寄存器平均分为4部分,对4个独立的网络通道单独设置;发送和接收数据缓冲区用来存放临时数据。通过对这些寄存器的设置可以选择工作模式及协议栈,设置装置自己的网关、IP、子网掩码、物理地址,还可以对端口进行打开和关闭。     用户自己定义MAC地址时必须注意,MAC地址的第一个字节必须为偶数。第一个字节为奇数的MAC地址为多播地址,如果把MAC地址的第一个字节定义为奇数,可能会引起网络通信错误。 3.3 读写程序设计     读时序如图5所示,写时序如图6所示。     地址线有15位,所以占用单片机的第7、8口,数据线占用第10口。按照读时序编写的读控制函数程序如下:   4 结论     单片机对以太网卡的驱动是非常关键的一步。利用以太网控制电器设备,无需另外铺设线路,降低了成本,是现代控制发展的一条新出路。该设计方案具有硬件连接简单、功耗低、体积小、运行稳定可靠等优点。

    时间:2010-11-16 关键词: 存储 装置 以太网控制芯片 w5100

  • 基于W5100的DSP快速网络接入解决方案

    现代数据采集领域中,越来越多的现场采集设备需要扩展网络功能以实现远程控制和数据传输。以太网以其低成本,易于集成,传输距离远的优势使其得到了广泛应用。    传统的以太网解决方案,往往采用主控CPU连接物理层接口芯片,在主控器内编写以太网通信协议。这种方法需要编写繁琐的程序并且耗费大量的时间调试。由于网络协议一般都比较大,写入软件后稳定性欠佳,不利于系统的快速开发与稳定运行,而且客户时常会有新的需求。这种用软件实现的方式很难满足频繁更新升级的要求。因此,一种方式就是将网络协议的处理独立于系统处理器之外,让应用程序与资料的输入/输小分别执行于不同的硬件,来适应多方而的条件。它将网络协议的处理分成一个由特定处理器执行的控制部分和一个硬件线路部分,这种方式的优点是具有较短的开发周期与较高的弹性,而且能够增加稳定性并有效降低主CPU负担,模块化的没计也便于以后系统的升级。    北京博控自动化有限公司推出的高速硬件以太网协议芯片W51O0,很好的解决了上述问题。它本身集成了高度成熟的TCP/IP协议栈、以太网MAC层、PHY层等,支持TCP、UDP、IPv4、ICMP、ARP、IGMP和PPPoE等协议,这些协议已经在很多领域经过了多年的验证。它支持4个独立的Socket通信,内部16 KB的发送/接收缓冲区可快速进行数据交换,最大有效通信速率可达25 Mbps。使用W5100不需要考虑以太网的控制,只需要进行简单的端口(socket)编程,像访问外部存储器一样简单。它提供两种并行总线接口(直接总线与间接总线)以及串行SPI接口。W5100大大减少了硬件接口设计和网络编程的工作量,并且可以实现可靠稳定运行的远程数据通信系统,可广泛应用于各种安全检测、电力系统的测量监控音视频传输、远程信息传输等领域。图1为W5100的系统构架图。    例如,将以太网技术引入以DSP为核心的嵌入式系统,使DSP芯片具备网络连接功能,PC就通过网卡与DSP嵌入式模块进行大量数据交换并对其进行控制。    下面给出了一种TMS320F2812(简称F2812)和W5100相结合的嵌入式网络控制系统,应用程序由DSP来执行,而网络协议的处理与数据的传输则由W5100来实现。在进行系统设计时不必考虑网络协议的细节,只需要解释并执行网络芯片传送过来的指令和数据就可以实现与Internet网络连接,且不需要操作系统的支持,具有接口电路简单,编程方便等特点。系统框图如图2所示。    从图2中可以看出,需要检测或传输的信号和数据可以通过F2812丰富的外设接口直接输入,并且可以根据实际需要由DSP芯片对其进行预处理工作,然后传输至W5100芯片,完成网络协议的处理,再通过自带变压器的RJ45网口传至PC机。同理,由PC机发出的控制指令或是传出的数据,也可反方向地传输至DSP的信号和数据输出端,实现了DSP嵌入式系统的网络化数据采集与传输。JTAG接口用来根据具体要求烧写程序到DSP内部的Flash,外扩RAM用于处理传输过程中的数据,SD存储卡用于存储数据,它们使得数据的处理变得更加灵活。网络传输状态指示灯反映了数据传输的实时状态。    W5100与微处理器芯片的接口方式有3种:直接总线接口模式、间接总线接口模式和SPI模式。其中直接总线接口模式适用于大数据量传输的情况;SPI模式的接口连线较少,适用于数据量不大,传输速率相对较低的情况;间接总线接口模式下的数据传输性能则介于它们两者之间。在本系统中选用直接总线接口模式,以最大限度地提高数据的传输速率。     图3为直接总线接口模式的硬件结构框图。通过译码电路将外扩RAM和W5100映射到F2812的ZONE2区,W5100占用从0X90000到0X98000共32K的地址空间。F2812和W5100的接口电平都是3.3 V,不需要电平转换器,可以直接连接。F2812的GPIOA0作为W5100的复位信号,两者的读写信号线以及地址线和数据线直接相连,W5100的中断信号线直接接入F2812的外部中断XINTl。不难看出,该模式下硬件电路的设计相对简单,形式类似于DSP芯片外扩RAM,只是增加了复位和中断两条控制线。就F2812而言,对W5100的操作与读写RAM一样。    图3中,W5100的公共寄存器用来设置W5100的工作模式、中断向量、IP地址、网关地址、子网掩码、物理地址、超时值等相关信息;套接字寄存器平均分为4部分,对4个独立的网络通道单独设置;发送和接收数据缓冲区用来存放临时数据。通过设置W5100内部的控制寄存器,设计者完全可以像在局域网中配置IP地址一样简单地配置设计的系统,通过灵活创建和选择TCP和UDP套接字(socket)来完成网上的数据交换。W5100支持多种网络通信协议。本系统中采用TCP/IP协议的服务器模式,接收PC机的命令并执行相应的数据采集和传输工作。程序包括6个子模块:初始化模块、创建socket模块、网络连接模块、数据发送模块、数据接收模块、关闭socket模块。初始化模块主要完成对DSP自身的初始化和对W5100的初始化。DSP的初始化任务主要是设置中断和根据具体要求设定接口参数。W5100的初始化包括对网关、子网掩码、IP地址、MAC地址的设置。    依托W5100完善的TCP/IP协议处理功能,使DSP在没有操作系统的支持下接入Internet网络,具有简单、可靠、价格低廉等优点,具有非常好的应用前景。当然,W5100也可以与51、AVR、PIC、ARM等微控制器完美结合使用,快速提供稳定可靠的网络接入能力。目前,W5100在家庭网络、串口转以太网、并口转以太网、安防设备、嵌入式服务器等方面都有了大量成熟的应用,如机顶盒、数字多媒体设备、工业控制、网络打印机、视频监控、网络门禁以及工厂与建筑自动化等等。速度更快,功能更强大的W5300也开始批量供货,进一步满足对高速系统的需求。更多详细的功能以及应用,请访问我们的网站。

    时间:2009-08-18 关键词: 方案 DSP 网络接入 w5100

  • 基于W5100的DSP快速网络接入解决方案

    现代数据采集领域中,越来越多的现场采集设备需要扩展网络功能以实现远程控制和数据传输。以太网以其低成本,易于集成,传输距离远的优势使其得到了广泛应用。    传统的以太网解决方案,往往采用主控CPU连接物理层接口芯片,在主控器内编写以太网通信协议。这种方法需要编写繁琐的程序并且耗费大量的时间调试。由于网络协议一般都比较大,写入软件后稳定性欠佳,不利于系统的快速开发与稳定运行,而且客户时常会有新的需求。这种用软件实现的方式很难满足频繁更新升级的要求。因此,一种方式就是将网络协议的处理独立于系统处理器之外,让应用程序与资料的输入/输小分别执行于不同的硬件,来适应多方而的条件。它将网络协议的处理分成一个由特定处理器执行的控制部分和一个硬件线路部分,这种方式的优点是具有较短的开发周期与较高的弹性,而且能够增加稳定性并有效降低主CPU负担,模块化的没计也便于以后系统的升级。    北京博控自动化有限公司推出的高速硬件以太网协议芯片W51O0,很好的解决了上述问题。它本身集成了高度成熟的TCP/IP协议栈、以太网MAC层、PHY层等,支持TCP、UDP、IPv4、ICMP、ARP、IGMP和PPPoE等协议,这些协议已经在很多领域经过了多年的验证。它支持4个独立的Socket通信,内部16 KB的发送/接收缓冲区可快速进行数据交换,最大有效通信速率可达25 Mbps。使用W5100不需要考虑以太网的控制,只需要进行简单的端口(socket)编程,像访问外部存储器一样简单。它提供两种并行总线接口(直接总线与间接总线)以及串行SPI接口。W5100大大减少了硬件接口设计和网络编程的工作量,并且可以实现可靠稳定运行的远程数据通信系统,可广泛应用于各种安全检测、电力系统的测量监控音视频传输、远程信息传输等领域。图1为W5100的系统构架图。    例如,将以太网技术引入以DSP为核心的嵌入式系统,使DSP芯片具备网络连接功能,PC就通过网卡与DSP嵌入式模块进行大量数据交换并对其进行控制。    下面给出了一种TMS320F2812(简称F2812)和W5100相结合的嵌入式网络控制系统,应用程序由DSP来执行,而网络协议的处理与数据的传输则由W5100来实现。在进行系统设计时不必考虑网络协议的细节,只需要解释并执行网络芯片传送过来的指令和数据就可以实现与Internet网络连接,且不需要操作系统的支持,具有接口电路简单,编程方便等特点。系统框图如图2所示。    从图2中可以看出,需要检测或传输的信号和数据可以通过F2812丰富的外设接口直接输入,并且可以根据实际需要由DSP芯片对其进行预处理工作,然后传输至W5100芯片,完成网络协议的处理,再通过自带变压器的RJ45网口传至PC机。同理,由PC机发出的控制指令或是传出的数据,也可反方向地传输至DSP的信号和数据输出端,实现了DSP嵌入式系统的网络化数据采集与传输。JTAG接口用来根据具体要求烧写程序到DSP内部的Flash,外扩RAM用于处理传输过程中的数据,SD存储卡用于存储数据,它们使得数据的处理变得更加灵活。网络传输状态指示灯反映了数据传输的实时状态。[!--empirenews.page--]    W5100与微处理器芯片的接口方式有3种:直接总线接口模式、间接总线接口模式和SPI模式。其中直接总线接口模式适用于大数据量传输的情况;SPI模式的接口连线较少,适用于数据量不大,传输速率相对较低的情况;间接总线接口模式下的数据传输性能则介于它们两者之间。在本系统中选用直接总线接口模式,以最大限度地提高数据的传输速率。     图3为直接总线接口模式的硬件结构框图。通过译码电路将外扩RAM和W5100映射到F2812的ZONE2区,W5100占用从0X90000到0X98000共32K的地址空间。F2812和W5100的接口电平都是3.3 V,不需要电平转换器,可以直接连接。F2812的GPIOA0作为W5100的复位信号,两者的读写信号线以及地址线和数据线直接相连,W5100的中断信号线直接接入F2812的外部中断XINTl。不难看出,该模式下硬件电路的设计相对简单,形式类似于DSP芯片外扩RAM,只是增加了复位和中断两条控制线。就F2812而言,对W5100的操作与读写RAM一样。    图3中,W5100的公共寄存器用来设置W5100的工作模式、中断向量、IP地址、网关地址、子网掩码、物理地址、超时值等相关信息;套接字寄存器平均分为4部分,对4个独立的网络通道单独设置;发送和接收数据缓冲区用来存放临时数据。通过设置W5100内部的控制寄存器,设计者完全可以像在局域网中配置IP地址一样简单地配置设计的系统,通过灵活创建和选择TCP和UDP套接字(socket)来完成网上的数据交换。W5100支持多种网络通信协议。本系统中采用TCP/IP协议的服务器模式,接收PC机的命令并执行相应的数据采集和传输工作。程序包括6个子模块:初始化模块、创建socket模块、网络连接模块、数据发送模块、数据接收模块、关闭socket模块。初始化模块主要完成对DSP自身的初始化和对W5100的初始化。DSP的初始化任务主要是设置中断和根据具体要求设定接口参数。W5100的初始化包括对网关、子网掩码、IP地址、MAC地址的设置。    依托W5100完善的TCP/IP协议处理功能,使DSP在没有操作系统的支持下接入Internet网络,具有简单、可靠、价格低廉等优点,具有非常好的应用前景。当然,W5100也可以与51、AVR、PIC、ARM等微控制器完美结合使用,快速提供稳定可靠的网络接入能力。目前,W5100在家庭网络、串口转以太网、并口转以太网、安防设备、嵌入式服务器等方面都有了大量成熟的应用,如机顶盒、数字多媒体设备、工业控制、网络打印机、视频监控、网络门禁以及工厂与建筑自动化等等。速度更快,功能更强大的W5300也开始批量供货,进一步满足对高速系统的需求。更多详细的功能以及应用,请访问我们的网站。

    时间:2009-08-15 关键词: 网络 DSP 转换器 解决方案 电源技术解析 基于 快速 接入 w5100

  • W5100在嵌入式系统中实现TCP/IP网络通信的应用

    摘要:W5100是WIZnet公司最新推出的固件网络芯片,它是在W3150A+的基础上,集成了以太网物理层RTL8201CP核,因此W5100集TCP/IP协议栈、以太网MAC和PHY为一体。W5100支持TCP,UDP,ICMP,IGMP,IPv4,ARP,PPPoE,Ethernet等网络协议;支持4个独立的Socket通信,内部16K字节的发送/接收缓冲区可快速进行数据交换,最大通信速率达到25Mbps;提供多种总线(两种并行总线和SPI总线)接口方式,可以很方便地与各种单片机连接。 关键词: W5100,TCP/IP协议,以太网,单片机引言 我们原来介绍过W3150A网络芯片,由于W3150A使用时还必需要在外面接一个以太网物理层接口器件(RTL8201CP),增加了使用时的硬件难度,因此Wiznet公司最新推出了W5100,将TCP/IP协议栈、以太网的MAC和PHY三种功能集为一体。W5100不仅保留了原来与MCU接口的并行总线接口,还增加了SPI串行总线接口。W5100器件的推出,大大简化了硬件电路设计,使单片机系统在没有操作系统的支持下,真正实现了单芯片接入Internet的理想。芯片介绍 W5100有如下特性:·� 与MCU多种接口选择,直接总线接口、间接总线接口和SPI总线; ·� 支持硬件TCP/IP协议: TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE, Ethernet; ·� 支持ADSL连接 (支持PPPOE协议,带PAP/CHAP验证); ·� 支持4个独立的端口(Sockets)连接; ·� 内部16K字节存储器作TX/RX缓存; ·� 内嵌10BaseT/100BaseTX以太网物理层,支持自动应答(全双工/半双工模式); ·� 支持自动极性变换(MDI/MDIX); ·� 多种指示灯输出(Tx,Rx,Full/Duplex,Collision,Link,Speed); ·      0.18µm CMOS工艺; ·      3.3V工作电压,I/O口可承受5V电压; ·      LQFP80无铅封装,符合环保要求。W5100的结构如图1所示。典型应用 1.网络考勤机/门禁系统 W5100在网络考勤机/门禁系统中的应用如图2所示,使用MCS-51单片机以直接总线方式与W5100接口,组成了一个具有网络功能的考勤机/门禁设备,这种考勤机/门禁系统广泛应用在公司写字楼、商场/超市、住宅小区等场所的管理。 考虑到考勤机/门禁系统的数据量不大,数据传输速率相对于其它实时系统来说不是很高,因此单片机可以采用SPI接口与W5100连接。而读卡器芯片TRH031M也可用使用SPI接口,因此它们可以共用总线,使硬件系统更加简单。[!--empirenews.page--]2.网络电力仪表 W5100应用在电力仪表中,可以及时采集电力系统数据,实现在本地/远程的数据采集、故障分析判断。网络仪表主要应用在发电厂、变电站、配电站、工厂电力系统等领域,也可以用于居民电量管理。 用W5100实现网络电力仪表结构如图3所示。3.数字电视前端设备 数字电视前端设备种类很多,有诸如卫星接收机、数字编码器、数字复用器、数字加扰机及QAM调制器等等。 W5100可以用在数字电视前端设备中,以建立起设备与控制台之间、设备与设备之间的网络通道。由于W5100内部具有4个完全独立的端口,高速的数据处理能力和数据吞吐能力,不仅可以传输一般的控制信息,还可以传输音视频信号。 结束语 W5100“3合1”的功能可以满足各种单片机在没有操作系统的支持下接入Internet网络,简单、可靠,价格低廉,已广泛应用于各种安全监测、电力系统的测量监控、音视频传输、远程信息传输等领域。随着嵌入式系统网络化的广泛应用,相信W5100一定会被更多的工程师所喜欢。深圳市谢氏电子与浩然电子联合致力于WIZNET 嵌入式系统在中国的推广与应用。

    时间:2009-03-04 关键词: tcp ip w5100 设计教程

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