在嵌入式系统中采用W5100实现TCP/IP网络通信应用

　　引言

　　我们原来介绍过W3150A网络芯片,由于W3150A使用时还必需要在外面接一个以太网物理层接口器件(RTL8201CP),增加了使用时的硬件难度,因此Wiznet公司最新推出了W5100,将TCP/IP协议栈、以太网的MAC和PHY三种功能集为一体。W5100不仅保留了原来与MCU接口的并行总线接口,还增加了SPI串行总线接口。

　　W5100器件的推出,大大简化了硬件电路设计,使单片机系统在没有操作系统的支持下,真正实现了单芯片接入Internet的理想。

　　芯片介绍

　　W5100有如下特性：

　　与MCU多种接口选择,直接总线接口、间接总线接口和SPI总线;

　　支持硬件TCP/IP协议： TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE, Ethernet;

　　支持ADSL连接 (支持PPPOE协议,带PAP/CHAP验证);

　　支持4个独立的端口(Sockets)连接;

　　内部16K字节存储器作TX/RX缓存;

　　内嵌10BaseT/100BaseTX以太网物理层,支持自动应答(全双工/半双工模式);

　　支持自动极性变换(MDI/MDIX);

　　多种指示灯输出(Tx,Rx,Full/Duplex,Collision,Link,Speed);

　　0.18µm CMOS工艺;

　　3.3V工作电压,I/O口可承受5V电压;

　　LQFP80无铅封装,符合环保要求。

　　W5100的结构如图1所示。

　　典型应用

　　1.网络考勤机/门禁系统

　　W5100在网络考勤机/门禁系统中的应用如图2所示,使用MCS-51单片机以直接总线方式与W5100接口,组成了一个具有网络功能的考勤机/门禁设备,这种考勤机/门禁系统广泛应用在公司写字楼、商场/超市、住宅小区等场所的管理。

　　考虑到考勤机/门禁系统的数据量不大,数据传输速率相对于其它实时系统来说不是很高,因此单片机可以采用SPI接口与W5100连接。而读卡器芯片TRH031M也可用使用SPI接口,因此它们可以共用总线,使硬件系统更加简单。

　　2.网络电力仪表

　　W5100应用在电力仪表中,可以及时采集电力系统数据,实现在本地/远程的数据采集、故障分析判断。网络仪表主要应用在发电厂、变电站、配电站、工厂电力系统等领域,也可以用于居民电量管理。

　　用W5100实现网络电力仪表结构如图3所示。

　　3.数字电视前端设备

　　数字电视前端设备种类很多,有诸如卫星接收机、数字编码器、数字复用器、数字加扰机及QAM调制器等等。

　　W5100可以用在数字电视前端设备中,以建立起设备与控制台之间、设备与设备之间的网络通道。由于W5100内部具有4个完全独立的端口,高速的数据处理能力和数据吞吐能力,不仅可以传输一般的控制信息,还可以传输音视频信号。