中科芯CKS32F4xx系列芯片自帶以太網(wǎng)模塊，該模塊包括帶專用DMA控制器的MAC 802.3（介質(zhì)訪問控制）控制器，支持介質(zhì)獨立接口(MII)和簡化介質(zhì)獨立接口(RMII)，并自帶了一個用于外部PHY通信的SMI接口，通過一組配置寄存器，用戶可以為MAC控制器和DMA控制器選擇所需模式和功能。自帶以太網(wǎng)模塊特點包括：

·支持外部PHY接口，實現(xiàn)10M/100Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率；

·通過符合IEEE802.3的MII/RMII接口與外部以太網(wǎng)PHY進行通信；

·支持全雙工和半雙工操作；

·可編程幀長度，支持高達16KB巨型幀；

·可編程幀間隔（40~96位時間，以8為步長）；

·支持多種靈活的地址過濾模式；

·通過SMI（MDIO）接口配置和管理PHY設(shè)備；

·支持以太網(wǎng)時間戳（參見IEEE1588-2008），提供64位時間戳；

·提供接收和發(fā)送兩組FIFO；

·支持DMA。

以太網(wǎng)主要功能及框圖

圖1 ETH框圖

從上圖可以看出，CKS32F4xx系列必須外接PHY芯片，才可以完成以太網(wǎng)通信的，外部PHY芯片可以通過MII/RMII接口與CKS32F4xx系列內(nèi)部MAC連接，并且支持SMI（MDIO&MDC）接口配置外部以太網(wǎng)PHY芯片。

SMI接口，即站管理接口，該接口允許應(yīng)用程序通過2條線：時鐘(MDC)和數(shù)據(jù)線(MDIO)訪問任意PHY寄存器。該接口支持訪問多達32個PHY，應(yīng)用程序可以從32個PHY中選擇一個PHY，然后從任意PHY包含的32個寄存器中選擇一個寄存器，發(fā)送控制數(shù)據(jù)或接收狀態(tài)信息。任意給定時間內(nèi)只能對一個PHY中的一個寄存器進行尋址。

MII接口，即介質(zhì)獨立接口，用于MAC層與PHY層進行數(shù)據(jù)傳輸。CKS32F4xx系列通過MII與PHY層芯片的連接如圖2所示：

圖2 介質(zhì)獨立接口信號

MII_TX_CLK：連續(xù)時鐘信號。該信號提供進行TX數(shù)據(jù)傳輸時的參考時序。標稱頻率為：速率為10Mbit/s時為2.5MHz；速率為100Mbit/s時為25MHz。

·MII_RX_CLK：連續(xù)時鐘信號。該信號提供進行RX數(shù)據(jù)傳輸時的參考時序。標稱頻率為：速率為10Mbit/s時為2.5MHz；速率為100Mbit/s時為25MHz。

·MII_TX_EN：發(fā)送使能信號。

·MII_TXD[3:0]：數(shù)據(jù)發(fā)送信號。該信號是4個一組的數(shù)據(jù)信號，

·MII_CRS：載波偵聽信號。

·MII_COL：沖突檢測信號。

·MII_RXD[3:0]：數(shù)據(jù)接收信號。該信號是4個一組的數(shù)據(jù)信號。

·MII_RX_DV：接收數(shù)據(jù)有效信號。

·MII_RX_ER：接收錯誤信號。該信號必須保持一個或多個周期(MII_RX_CLK)，從而向MAC子層指示在幀的某處檢測到錯誤。

RMII接口，即精簡介質(zhì)獨立接口，該接口降低了在10/100Mbit/s下微控制器以太網(wǎng)外設(shè)與外部PHY間的引腳數(shù)。根據(jù)IEEE 802.3u標準，MII包括16個數(shù)據(jù)和控制信號的引腳。RMII規(guī)范將引腳數(shù)減少為7個。

RMII接口是MAC和PHY之間的實例化對象。這有助于將MAC的MII轉(zhuǎn)換為RMII。RMII具有以下特性：

·支持10Mbit/s和100Mbit/s的運行速率；

·參考時鐘必須是50MHz；

·相同的參考時鐘必須從外部提供給MAC和外部以太網(wǎng)PHY；

·它提供了獨立的2位寬（雙位）的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)路徑；

CKS32F4xx系列通過RMII接口與PHY層芯片的連接如圖3所示：

圖3 精簡介質(zhì)獨立接口信號

從上圖可以看出RMII相比MII，引腳數(shù)量精簡了不少。注意，圖中的REF_CLK信號，是RMII和外部PHY共用的50Mhz參考時鐘，必須由外部提供，比如有源晶振，或者CKS32F4xx系列的MCO輸出。不過有些PHY芯片可以自己產(chǎn)生50Mhz參考時鐘，同時提供給CKS32F4xx系列，這樣也是可以的。

LWIP簡介

LWIP是瑞典計算機科學院(SICS)的Adam Dunkels等開發(fā)的一個小型開源的TCP/IP協(xié)議棧，是TCP/IP的一種實現(xiàn)方式。LWIP是輕量級IP協(xié)議，有無操作系統(tǒng)的支持都可以運行，LWIP實現(xiàn)的重點是在保持TCP協(xié)議主要功能的基礎(chǔ)上減少對RAM的占用，它只需十幾KB的RAM和40K左右的ROM就可以運行，這使LWIP協(xié)議棧適合在低端的嵌入式系統(tǒng)中使用。該部分功能移植由于內(nèi)容較多，請自行參考相關(guān)移植材料，本文不做敘述。

LAN8720A通訊

本章我們采用RMII接口和外部PHY芯片連接，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能。LAN8720A是低功耗的10/100M以太網(wǎng)PHY層芯片，I/O引腳電壓符合IEEE802.3-2005標準，支持通過RMII接口與以太網(wǎng)MAC層通信，內(nèi)置10-BASE-T/100BASE-TX全雙工傳輸模塊，支持10Mbps和100Mbps，可以通過自協(xié)商的方式與目的主機最佳的連接方式(速度和雙工模式)，支持HP Auto-MDIX自動翻轉(zhuǎn)功能，無需更換網(wǎng)線即可將連接更改為直連或交叉連接。

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