MC9S12NE64型单片机的嵌入式以太网连接

文章摘要：1 引言 随着互联网的出现和以太网的迅速发展，基于以太网的设备控制越来越多，发展也越来越快。目前，以太网(EtImmet)已经广泛地应用于各种计算机网络，通过以太网及TCP／IP协议栈可以使不同的网络设备实现互连、交换数据。用以太网实现嵌入式系统的网络连接有多种方案。传统的多器件以太网连接方案是通过MCU扩展以太网控制器来实现的，必要时还需要扩展外部RAM和ROM。虽然这种方案应用起来不是很困难，但所用外部元件数量较多，系统开销较大。稳定性不高。为了解决传统方案的不足，本文讨论以集成以太网MAC层和物理层的16位单片机MC9S12NE64来实现单器件以太网连接。与多器件方案相比．单器件连接方案

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1 引言

　　随着互联网的出现和以太网的迅速发展，基于以太网的设备控制越来越多，发展也越来越快。目前，以太网(EtImmet)已经广泛地应用于各种计算机网络，通过以太网及TCP／IP协议栈可以使不同的网络设备实现互连、交换数据。

　　用以太网实现嵌入式系统的网络连接有多种方案。传统的多器件以太网连接方案是通过MCU扩展以太网控制器来实现的，必要时还需要扩展外部RAM和ROM。虽然这种方案应用起来不是很困难，但所用外部元件数量较多，系统开销较大。稳定性不高。为了解决传统方案的不足，本文讨论以集成以太网MAC层和物理层的16位单片机MC9S12NE64来实现单器件以太网连接。与多器件方案相比．单器件连接方案具有所用外部元件少、系统开销小、稳定性高、设计时间短等一系列优点。

　　2 MC9S12NE64简介

　　MC9S12NE64是Freescale公司生产的基于HCSl2 CPU内核的16位单片机，利用它可以方便地实现单器件以太网连接，构成一个完整的终端节点。MC9S12NE64的内部功能模块框图如图1所示，主要特性如下：

　　采用高性能16位HCSl2CPU内核，3．3

V下工作频率可达25MHz或10MIPS，具有优化的C语言体系结构，可以生成十分简洁的代码。

　　带有片上调试接口，可以进行实时在线仿真和调试，而无需仿真器。

　　集成了64KB的nash内存和8KB的静态RAM，能够满足大多数的应用场合。如果需要还可进行外部扩展。

　　集成了10／100Mbps以太网媒介访问控制器(EMAC)，内置标准的媒介独立接口(MII)，可以实现地址识别及过滤、以太类型过滤，支持半双工和全双工通信，具有和8KB RAM共用可配置的EMAC缓冲区，包括一个发送缓冲区和两个接收缓冲区，MC9S12NE64的RAM以2倍于CPU的速度运行，使得CPU和EMAC缓冲区可以交叉存取数据。

　　集成了10／100Mbps以太网物理层(EPHY)，支持自动协商模式，支持半双工和全双工的通信。并具有自诊断功能。

　　带有8通道10位模数转换器fADC)、4通道16位定时器、2个串行通信接口(SCI)，1个高速串行外设接口(SPI)、1个具有256种时钟速度选项的I2C接口，具备使用锁相回路的时钟及复位发生器(CRG)模块，有多达70个通用I／O口。具有80引脚TQFP-EP和112引脚LQFP两种封装。

电路图 src="http://localhost/pppp-dianzi6/article/UploadPic/2010-10/201010102734152.jpg" style="cursor:pointer;" onload="return imgzoom(this,600);" onclick="javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

　　3 MC9S12NE64的简单应用

　　3．1 硬件设计

　　利用MC9S12NE64可以构成不同功能的网络终端节点，如网络服务器、带因特网功能的设备、远程监控(数据采集，诊断)、对现场设备的远程控制、远程设备通过电子邮件或文字寻呼机发送消息等。

　　基于MC9S12NE64最少外围器件的系统硬件电路原理图如图2所示。此最小系统由80引脚的MC9S12NE64与外围器件组成，电路中带有背景调试接头J1；5个LED状态指示灯(分别用来显示网络连接状态，包括EPHY是否冲突、连接是否建立、是否接收数据、连接速度、双工模式)；必需的偏置电阻R5；高速局域网电磁隔离模块(即RJ45以太网接口)。其中PHY_TXP和PHY_TXN为发送线，PHY_RXP和PGY_RXN为接收线。设计时，MC9S12NE64的物理端口与隔离变压器连接时必须符合IEEE802.3对物理层规范的要求，如RJ45的插孔与隔离变压器的间隔应尽量小，输出和输入差分信号对的走线要很好的隔离，确保电源的额定负载电流不小于300mA。设计时还应注意系统时钟的要求，MC9S12NE64只支持皮尔斯型振荡电路，晶振的精度应高于25ppm。系统中MC9S12NE64工作在正常的单片模式，其内部稳压电源处于工作状态。

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