DM9000AE工作原理 以太网接口电路设计

文章主要介绍了一个基于三星ARM9芯片S3C2440嵌入式系统的以太网接口电路设计方案，采用了工业级以太网控制器DM9000AEP成功实现了嵌入式系统网络数据交换。论文在重点阐述了网络接口电路基础之上，对Windows CE系统控制软件部分DM9000AEP的驱动程序和注册表项进行了具体分析。

随着微电子技术和计算机技术的发展，嵌入式技术得到广阔的发展，已成为现代工业控制、通信类和消费类产品发展的方向。以太网在实时操作、可靠传输、标准统一等方面的卓越性能及其便于安装、维护简单、不受通信距离限制等优点，已经被国内外很多监控、控制领域的研究人员广泛关注，并在实际应用中展露出显着的优势。本文提出了一种基于DM9000AE网络接口芯片和32位三星ARM9处理器S3C2440嵌入式系统的以太网接口的设计方案，并在Windows CE操作系统上开发移植了网络驱动程序实现网络的接入。

2. DM9000AE工作原理

2.1 DM9000的主要特性和总体结构

DM9000AE是DEVICOM（***联杰国际）研发的一款10/100M快速以太网控制芯片。DM9000AE实现以太网媒体介质访问层（MAC）和物理层（ PHY）的功能，包括MAC数据帧的组装/拆分与收发、地址识别、CRC编码/校验、MLT-3编码器、接收噪声抑制、输出脉冲成形、超时重传、链路完整性测试、信号极性检测与纠正等。DM9000AE内部逻辑结构如图1所示。

DM9000AE具有以下主要性能：①48管脚的LQFP封装，管脚少体积小；②支持8/16位数据总线；③适用于10Base-T和100Base-T，10/100M自适应，适应不同的网络速度要求，④内置16KB的SRAM，用于收发缓冲，降低对主处理器的速度要求；⑤支持IP /TCP /UDP加速，减轻了CPU负担，提高网络速度；⑥支持Back pressure半双工流量控制，与IEEE802.3u兼容，支持IEEE802.3x全双工流量控制；⑦20ns响应时间，2.5V/3.3V低功耗。

图1 DM9000AE内部逻辑结构

2.2 工作原理

DM9000AE可与微处理器以8 bit或16 bit的总线方式连接，并可根据需要以单工或全双工等模式运行。在系统上电时，处理器通过总线配置DM9000AE内部网络控制寄存器 （NCR）、中断寄存器（ISR）等，完成DM9000AE的初始化。随后DM9000A进入数据收发等待状态。

当处理器要向以太网发送数据帧时，先将数据打包成UDP或IP数据包，并通过8 bit或16bit总线逐字节发送到DM9000A的数据发送缓存中，然后将数据长度等信息填充到DM9000AE相应寄存器内，随后发送使能命令，DM9000AE将缓存的数据和数据帧信息进行MAC组帧，并发送出去。

当DM9000AE接收到外部网络送来的以太网数据时，首先检测数据帧的合法性，如果帧头标志有误或存在CRC校验错误，则将该帧数据丢弃，否则将数据帧缓存到内部RAM，并通过中断标志位通知处理器，处理器收到中断后对DM9000AE接收RAM的数据进行处理。

DM9000AE自动检测网络连接情况，根据网速设置内部的数据收发速率为10Mb/s或100 Mb/s。同时，DM9000AE还能根据RJ45接口连接方式改变数据收发引脚的方向，因此无论外部网线是采用对等还是交叉方式，系统均能正常通信。