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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 W5100 칩을 기반으로 이더넷 네트워크에서 작동하기 위한 장치 구현. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
현재, 정보에 대한 원격 액세스, 데이터 수집, 산업에서의 원격 제어 및 모니터링, 보안 시스템, IP 텔레포니 및 비디오 통신 서비스가 일상 생활 및 비즈니스 생활에서 널리 개발되고 있습니다. 이 모든 것이 현대 생활의 필수적인 부분이 됩니다. 이러한 시스템의 필수 구성 요소는 통신 채널이며 유선 회선은 컴퓨터 네트워크 및 통신을 구축하기 위한 기초로 남아 있습니다. LAN에서 사용되는 주요 기술은 이더넷입니다. 이더넷 네트워크에서 가장 일반적인 프로토콜 스택은 TCP/IP입니다. 그들의 구조는 이기종 정보를 전송하는 데 성공한 것으로 판명되었으며 멀티미디어 트래픽이 있는 고속 근거리 통신망에 최적입니다. 인터넷의 기초를 형성한 것은 이러한 프로토콜이었습니다. 여러 가지 방법으로 구현할 수 있습니다. 첫 번째 방법은 소프트웨어입니다. 그러나 그 과정에서 많은 어려움이 있습니다. 소프트웨어 프로토콜 스택을 생성하거나 소스 코드 스택(예: IwlP, ulP)에 자유롭게 배포된 기존을 이식하는 것은 다소 복잡하고 시간이 많이 소요되는 작업입니다. 스택에는 특정 마이크로컨트롤러에 적응하는 데 오랜 시간이 걸릴 수 있는 운영 체제가 필요합니다. 또한 거의 모든 운영 체제(Linux의 일부 복제본 제외)는 무료로 배포되지 않습니다. 프로토콜의 소프트웨어 구현은 운영 체제, 프로세서 및 메모리의 리소스를 집중적으로 사용하므로 시스템 전체의 성능에 부정적인 영향을 미칩니다. 마이크로 컨트롤러가 통신 채널을 통해 데이터 전송 절차를 수행하지 않도록 하고 개발 시간을 크게 줄이기 위해 두 번째 방법을 사용하면 특수 LSI를 사용하여 프로토콜의 일부를 하드웨어로 구현할 수 있습니다. 이 기사에서는 하드웨어에서 TCP/IP 프로토콜 스택을 구현하는 WIZnet의 특수 LSI와 마이크로컨트롤러에 구축된 표준 프로토콜을 사용하여 이더넷 네트워크에서 작동하도록 설계된 시스템의 실제 구현에 대해 설명합니다. ARM91 프로세서 코어가 있는 AT9261SAM9 마이크로컨트롤러가 사용되었습니다. 그의 선택은 필요한 많은 주변 기능의 존재에 의해 영향을 받았습니다. 그러나 훨씬 덜 생산적인 마이크로컨트롤러를 포함하여 거의 모든 다른 마이크로컨트롤러를 사용하는 것이 가능하지만 이는 환율 하락으로 인해 비용을 지불해야 할 수도 있습니다. TCP / IP 프로토콜의 하드웨어 구현을 위해 다음과 같은 기능을 가진 W5100 칩이 사용됩니다.: - TCP, UDR ICMR IPv4 ARR IGMR PPPoE, 이더넷 프로토콜의 하드웨어 구현
시스템 레이아웃의 기본은 사용 가능한 AT91SAM9261-EK 개발 보드였습니다. 필요한 "배관"이 포함된 W810 칩과 RJ5100BZ 어셈블리(갈바닉 절연 변압기 및 매칭 요소가 내장된 RJ-113 커넥터)가 포함된 WIZ45MJ 모듈이 보드에 설치되었습니다. 제어 장치(마이크로 컨트롤러)에 연결하기 위해 모듈에는 2개의 PBD28-XNUMX 핀 커넥터가 장착되어 있습니다. W5100 칩 및 WIZ810MJ 모듈을 사용하는 데 필요한 모든 문서는 WIZnet 회사의 공식 웹사이트인 wiznet.co.kr에서 확인할 수 있습니다. W5100 소켓 작업을 위한 고급 기능을 구현하는 드라이버용 C 소스 코드와 드라이버 포팅 가이드도 있습니다. 모든 문서가 매우 이해하기 쉬운 형태로 작성되어 있어 W5100의 연결과 프로그래밍을 이해하는 것이 어렵지 않을 것이라는 점을 말씀드리고 싶습니다. AT91SAM9261 마이크로컨트롤러에 대한 문서는 at91.com에서 찾을 수 있습니다. 다이렉트 모드에서 작동하기 위한 AT810SAM91 마이크로컨트롤러에 대한 WIZ9261MJ 모듈의 연결 다이어그램이 그림에 나와 있습니다. 마이크로컨트롤러의 핀 수는 괄호 안에 표시됩니다.
DO-D7 라인은 데이터 버스를 형성하고 AO-A14 라인은 주소 버스를 형성합니다. NRD 신호 - 메모리에서 읽기, NWE 신호 - 메모리에 쓰기. W5100 칩을 재설정하는 RESET 신호는 마이크로컨트롤러 포트의 자유 라인에서 보낼 수 있습니다. RVO 라인이 사용되었습니다. AT91SAM9261 마이크로컨트롤러는 최대 6개의 장치를 연결할 수 있는 기능을 제공하며 외부 메모리와 마찬가지로 데이터 교환이 수행됩니다. 각각에 대해 마이크로 컨트롤러의 메모리 공간에 영역이 할당되고 자체 디바이스 선택 신호(CS)가 생성됩니다. 이 경우 CSXNUMX 신호(PCO 라인의 대체 기능)가 포함됩니다. W5100 마이크로 회로의 상태 변화에 신속하게 대응하기 위해서는 마이크로 컨트롤러에 INT 신호를 인가하고 레벨 차이가 떨어질 때 인터럽트 요청을 생성하도록 INT 신호가 인가되는 포트 라인을 구성해야 합니다. 소프트웨어 인터럽트 처리기는 W5100 칩의 Sn_IR 레지스터 내용을 구문 분석해야 합니다. 이때 W5100에서 입력되는 인터럽트 요청은 PC2 라인이다. 다음은 이더넷에서 작동하도록 마이크로컨트롤러와 W5100 칩을 구성하는 데 필요한 단계를 설명합니다. 프로그램 조각은 C로 작성되었으며 Atmel ARM 마이크로컨트롤러에 대한 변경 없이 실질적으로 사용할 수 있습니다.
먼저 types.h 파일을 약간 변경해야 합니다. 문자열 교체 #define _DEF_IINCHIP_MAP_BASE_ 0x8000 정의
다음으로 수신 및 송신 버퍼에 대한 16비트 포인터를 32비트 포인터로 변환해야 합니다. 이렇게하려면 라인에서 정적 uintl6
더 나아가 프로그램의 텍스트에서 우리는 함수 매개변수로 전달된 모든 16비트 주소를 32비트 주소로 바꿉니다. 이러한 교체가 수행된 후 파일을 저장하고 기본 프로그램에서 드라이버의 고급 기능을 사용할 수 있습니다.
마이크로 컨트롤러의 SMC(정적 메모리 컨트롤러)를 초기화하여 CS6 신호(표 1)를 생성하고 원하는 값을 W5100 칩의 레지스터(표 2)에 입력하는 것만 남아 있습니다.
이제 필요한 모든 설정이 완료되었으므로 시스템은 W5100 칩이 지원하는 모든 프로토콜에서 작동할 준비가 되었습니다.
예를 들어, 테이블에서. 3은 "서버" 모드 및 표에서 메시지를 수신하는 가능한 절차를 보여줍니다. 4 - "클라이언트" 모드의 전송 절차.
W5100 칩의 가장 큰 단점은 패킷 조각화 기능이 내장되어 있지 않다는 것입니다. 따라서 많은 양의 정보를 보낼 때 패키지로의 분해는 마이크로컨트롤러 프로그램에서 처리해야 합니다. 이것은 또한 칩이 라우터로 사용되는 것을 방지합니다. 그럼에도 불구하고 W5100 칩은 저렴한 비용과 드라이버 소스 코드의 가용성으로 인해 표준 TCP/IP 프로토콜을 사용하여 이더넷 네트워크에 마이크로컨트롤러 시스템을 연결하는 데 권장할 수 있습니다. 저자: K. Snegov, R. Shishko, Voronezh; 출판: radioradar.net
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