嵌入式系统/ARM技术中的基于CP2200的嵌入式以太网接口设计

由于嵌入式技术和网络技术的迅速发展，以太网接口在嵌入式系统中的应用越来越广泛，以太网接口不仅通信速度快，传输可靠，使用和配置方便，而且不受地域限制(广域网和局域网均可)。但通常使用的以太网控制器如RTL8019、DM9008、AX88796L CS8900A 、LAN91C111等都是为个人专用计算机系统设计的，这些器件不仅接口电路复杂，体积厚度较大，而且比较昂贵。Silabs（Silicon Laboratories）公司的独立单芯片以太网控制器CP2200是工业界体积最小、性能最高的单芯片10BASE-T以太网控制器, CP2200可以为具有11个以上端口I/O引脚的任何微控制器或主处理器 【嵌入式系统/ARM技术中的基于CP2200的嵌入式以太网接口设计】是指在嵌入式设备中，利用Silabs公司的CP2200单芯片以太网控制器构建网络通信功能的设计方案。随着嵌入式技术和网络技术的快速发展，以太网接口成为嵌入式系统中不可或缺的组件，它提供了高速、稳定且灵活的通信能力，无论是在局域网还是广域网中都能广泛应用。 传统的以太网控制器如RTL8019、DM9008、AX88796L、CS8900A和LAN91C111等，虽然适用于个人计算机系统，但它们在嵌入式系统中存在接口复杂、体积大、成本高的问题。而CP2200则是专为嵌入式应用设计的，它在工业领域中被誉为体积最小、性能最高的10BASE-T以太网控制器，能够轻松地连接到拥有11个以上I/O引脚的任何微控制器或主处理器，实现以太网通信功能。 【微控制器C8051F020】是Silabs公司C8051F系列的通用型单片机，它是一种片上系统（SOC）解决方案，集成了模拟和数字外设，具有高速流水线结构，兼容8051内核的CIP-51。C8051F020采用100脚TQFP封装，能够在广泛的工业温度范围内工作，适合严苛的环境。 【以太网控制器CP2200】是CP2200的核心，它包含了IEEE 802.3标准的MAC、10Base-T PHY和8KB的非易失性FLASH存储器。它提供8位并行总线接口，支持Intel和Motorola总线方式，并可通过复用或非复用方式寻址。CP2200支持多种封装，包括28脚QFN和48脚TQFP，其中28脚封装仅支持复用寻址。它内置的唯一48位MAC地址消除了生产过程中的序列化步骤，同时具备全双工/半双工自适应能力，支持碰撞自动重发、自动极性检测和纠正，以及广播和多播MAC寻址功能。工作温度范围为-40°C到+85°C。 在【以太网接口硬件设计】中，有两类常见实现方式：一是通过不带网络接口控制器的嵌入式处理器配合以太网接口芯片，数据交换通过外部总线，灵活性高但速度较慢；二是选择内置网络接口的嵌入式处理器，数据交换通过内部总线，速度快。本文采用第一种方法，由C8051F020单片机和CP2200构成以太网接口，单片机处理数据采集和传输，而CP2200则负责数据包的发送和接收。 这样的设计在实际应用中，如中国民航总局科技基金项目“机场噪声自动监测与数据传输的研究与实现”中，是实现Internet接入的关键组件，能有效地将噪声数据实时上传至Internet，确保数据的快速传输和有效管理。这种基于CP2200的嵌入式以太网接口设计，不仅降低了硬件成本，还简化了接口设计，提升了系统的可靠性与效率，对于嵌入式系统在网络通信领域的应用具有重要的实践意义。