AX88180在嵌入式系统中的应用

AX88180是台湾ASIX公司推出的一款高性能低成本的Non-PCI千兆以太网控制器,符合IEEE802.3／IEEE 802.3u／IEEE 802.3ab协议,适用于多种需要高速接入网络的嵌入式系统,在串流媒体、多媒体网络、高频宽传输等领域有广泛的应用,如影音内容分发、IP机顶盒、数 字录放机、DVD录放机、高清晰电视、数字媒体转接器、家用网关以及IP电视等。

    2 内部结构

    AX88180内置10／100／1000 Mb／s以太网媒体存取控制器(MAC),与PHY之间采用RGMII接口：内置主机接口控制器,可以与16／32位主机方便连接,寻址方式与SRAM相 同;内置40 KB SRAM网络封包缓存器,其中32 KB用于从PHY接收数据包。8KB用于主机发送数据包到PHY,可以用高效方式进行封包的存储、检索与修改;内置256字节的配置寄存器,用于主机控制 和参数设置;内置EEP-ROM接口;内置IP／TCP／UDP checksum offloads,可大大减小微控制器的运算负载,改善传输反应时间。图1是AX88180的内部结构框图。

    

    3 主要引脚功能及分布

    AX88180有128个引脚,主要分为RGMII接口、HOST接口、EEPROM接口、电源接口、其他接口等。图2是AX88180的引脚分布,表1、表2分别是RGMII和HOST接口的引脚功能简介。

   

    

    4 系统原理

    AX88180有一个16／32位主机接口,可直接与嵌入式微处理器相连,主机可以像操作SRAM一样对其进行操作,主机给AX88180分配一个 64KB的存储空间,其中0000H-7FFFH供数据接收使用,接收时AX88180发中断给主机,主机读取该地址将接收到的数据读入系统内存,然后由 协议处理程序进行处理;8000H-FBFFH供发送数据使用,系统发送数据时,主机先将封包好的数据传送到此地址,然后AX88180将数据发送到网络 上。AX88180与PHY之间采用RGMII连接,千兆支持全双工,10／100 Mb／s支持全双工和半双工模式。图3为系统组成的原理框图。

    

    5 在高速数据采集系统中的应用

    5.1 硬件设计

    图4为嵌入式千兆网络接口在高速数据采集系统中的一个应用电路。S3C2440A是16／32位RISC微处理器,主要面向手持设备以及高性价比、低功耗 应用,与AX88180之间采用总线方式相连,其地址总线、数据总线、读写信号等直接连接。AX88180的时钟信号(40 MHz～100 MHz)由S3C2440A提供,AX88180的中断信号与S3C2440A的EINT11相连：AX88180与PHY器件88E1111之间采用简 化的千兆比特媒体独立接口RGMII接口,信号之间直接连接。

     

    5.2 软件设计

    程序主要由协议程序、驱动程序、应用程序等组成。协议程序可以通过主机系统移植操作系统(如嵌入式Linux)获得;驱动程序主要由初始化程序、数据接收 发送程序、中断服务程序等组成。有些驱动程序可从制造商获得,有些则需要用户自己编写。下面是驱动程序中写PHY寄存器的程序代码：

    

    6 结束语

    AX88180价格低廉,功能强大,目前还未发现同类产品。本文介绍了其内部结构、功能及原理。并给出了一种具体应用设计,对嵌入式系统高速接入网络有很好的借鉴意义。