專利名稱：一種以太網(wǎng)擴(kuò)展電路模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以太網(wǎng)擴(kuò)展電路模塊。
背景技術(shù)：
以太網(wǎng)是一種實(shí)現(xiàn)快速遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞剑m用于實(shí)時(shí)性和可靠性較高的系統(tǒng)。傳統(tǒng)的通信方式主要是存儲(chǔ)裝置利用RS232、RS485等串口傳輸數(shù)據(jù)，速率較低，面對(duì)大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸要求顯得無能為力。此外，USB總線可達(dá)到非常高的傳輸速率，但傳輸距離有限。以太網(wǎng)解決方案較多，目前通常采用主控CPU連接物理層接口芯片，在主控器內(nèi)編寫以太網(wǎng)通訊協(xié)議，在外圍接口中使用邏輯器件或CPLD/FPGA來控制主控器件和以太網(wǎng)物理層接口芯片的時(shí)序邏輯；也有主控CPU有以太網(wǎng)模塊，但是這樣的CPU芯片價(jià)格昂貴，速度不快，在使用上有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以太網(wǎng)擴(kuò)展電路模塊。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種以太網(wǎng)擴(kuò)展電路模塊，包括用于作為嵌入式處理系統(tǒng)接口的以太網(wǎng)控制器、用于處理聲音信號(hào)的DSP芯片，所述的以太網(wǎng)控制器與所述的DSP芯片相直連，所述的DSP芯片的數(shù)據(jù)通過所述的以太網(wǎng)控制器向PC上傳送。優(yōu)選地，還包括至少一個(gè)語音芯片、SDRAM芯片以及FLASH芯片，所述的語音芯片采集聲音信號(hào)后通過所述的DSP芯片進(jìn)行處理，所述的DSP芯片處理完的聲音信號(hào)傳入所述的SDRAM芯片等待處理；所述的FLASH芯片儲(chǔ)存所述的DSP芯片的程序。優(yōu)選地，還包括一個(gè)4路RS232串口，所述的4路RS232串口連接無線通訊模塊接口、USB儲(chǔ)存模塊接口、GPS定位模塊接口以及磁羅盤模塊接口。優(yōu)選地，所述的以太網(wǎng)控制器與所述的DSP芯片的接口模式為直接接口模式或間接地址模式。優(yōu)選地，所述的以太網(wǎng)控制器與所述的DSP芯片的數(shù)據(jù)總線為16位寬度總線或8位寬度總線。優(yōu)選地，所述的以太網(wǎng)控制器采用內(nèi)部集成的PHY或外部連接的PHY。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明采用DSP芯片和以太網(wǎng)控制器W5300直接連接的方式實(shí)現(xiàn)通訊功能，數(shù)據(jù)傳輸速度大大提高，具備 實(shí)時(shí)處理與傳輸聲音信號(hào)的能力，且傳輸穩(wěn)定性好。


附圖I為本實(shí)施例中水下聲學(xué)探測(cè)信號(hào)處理系統(tǒng)硬件框架 附圖2為本實(shí)施例中以太網(wǎng)控制器與DSP芯片接口電路圖；附圖3為TCP服務(wù)器模式流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
一種以太網(wǎng)擴(kuò)展電路模塊，包括用于作為嵌入式處理系統(tǒng)接口的以太網(wǎng)控制器、用于處理聲音信號(hào)的DSP芯片，以太網(wǎng)控制器與DSP芯片相直連，DSP芯片的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)控制器向PC上傳送，在本實(shí)施例中芯片選用TI公司的TMS320C6713(簡稱C6713);以太網(wǎng)控制器采用WIZnet公司的W5300。配合本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的聲學(xué)信號(hào)處理硬件系統(tǒng)如圖I所示，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多路聲音信號(hào)的采集、處理。其包括至少一個(gè)語音芯片(CODEC)、SDRAM芯片、FLASH芯片以及，一個(gè)4路RS232串口，4路RS232串口連接無線通訊模塊接口、USB儲(chǔ)存模 塊接口、GPS定位模塊接口以及磁羅盤模塊接口。CODEC采集聲音信號(hào)后通過TMS320C6713進(jìn)行處理，處理完的聲音信號(hào)傳入掛載在TMS320C6713外部數(shù)據(jù)總線上的SDRAM芯片等待處理；FLASH芯片儲(chǔ)存TMS320C6713的程序，嵌入式采集系統(tǒng)通過W5300芯片以以太網(wǎng)傳輸方式與服務(wù)器進(jìn)行通 目。設(shè)計(jì)過程詳細(xì)論述如下
I、TMS320C6713與W5300硬件接口電路設(shè)計(jì)
W5300與TMS320C6713的接口模式有直接地址模式和間接地址模式兩種；數(shù)據(jù)總線又分16位和8位寬度總線兩種方式；W5300可以使用內(nèi)部集成的PHY，也可以使用外接的PHY。因此在硬件設(shè)計(jì)上可以有多種可以選擇的方案。根據(jù)聲學(xué)信號(hào)處理的速率的要求，在實(shí)施例中采用直接地址模式、16位寬度數(shù)據(jù)總線以及內(nèi)部集成PHY，所有W5300的配置都是由DSP編程控制完成的。在16位數(shù)據(jù)總線模式下W5300地址線ADDR[9:1]與TMS320C6713的地址線EA[10:2]相連，ADRR
接地或懸空。BIT16EN引腳決定數(shù)據(jù)總線模式BIT16EN拉高為16位寬數(shù)據(jù)總線模式，BITI6EN拉低為8位寬數(shù)據(jù)總線模式；TEST_M0DE [3:0]的4個(gè)引腳用于配置PHY模式和廠商測(cè)試模式，TEST_M0DE[3:0]的4個(gè)引腳都接地時(shí)為內(nèi)部PHY模式。在內(nèi)部PHY運(yùn)行控制模式的多種選擇中，將0P_M0DE[2:0]的3個(gè)引腳接地，固定地選擇了一種模式自動(dòng)握手模式；W5300在工作過程中模擬部分和數(shù)字部分使用了兩種電壓3. 3V和
1.8V，而1.8V內(nèi)核工作電壓由W5300自己產(chǎn)生，但是這種電壓不能提供給W5300以外的其它器件。TMS320C6713的EMIF總線就是提供用戶擴(kuò)展外設(shè)的，EMIF引腳具有數(shù)據(jù)線、地址線、讀寫控制信號(hào)、片選空間等。TMS320C6713上EMIF提供4個(gè)外設(shè)片選空間CE[3:0]。其中使用CE2外擴(kuò)W5300，及將地址OxAOOOOOOO OxAFFFFFFF分配給W5300芯片。EMIF可以實(shí)現(xiàn)與W5300的異步連接。通過設(shè)置CE2空間的異步讀寫時(shí)序，實(shí)現(xiàn)高速異步讀寫控制。W5300的讀寫信號(hào)線分別接在C6713上的讀寫信號(hào)線。中斷引腳接TMS320C6713D的INT4，其具體接口電路如圖2所示。2、TMS320C6713與W5300以太網(wǎng)程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) a、DSP開發(fā)環(huán)境CCS
TI公司推出的CCS開發(fā)環(huán)境支持高級(jí)語言、匯編語言以及混和語言的程序設(shè)計(jì)。運(yùn)用匯編語言進(jìn)行DSP開發(fā)具有較高的效率，但是開發(fā)的周期長，且本文的算法復(fù)雜，完全采用匯編語言進(jìn)行編程的難度很大。用C語言編寫程序并進(jìn)行編譯和鏈接，隨著C優(yōu)化編譯器的提高以及C語言本身的靈活性、易移植性，C語言已逐漸成為DSP軟件開發(fā)的一種趨勢(shì)。C語言作為一種高級(jí)語言，具有清晰易懂、可維護(hù)性和可移植性好、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，尤其對(duì)算法的編寫更加容易，因此本文采用C語言進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。b、W5300的驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
W5300硬件驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)是對(duì)其寄存器編程控制，完成數(shù)據(jù)正確的接收和發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)通信的過程可分為網(wǎng)卡初始化、接收控制和發(fā)送控制三部分。初始化過程主要是對(duì)以太網(wǎng)控制器的工作參數(shù)進(jìn)行配置，以便以太網(wǎng)控制器可以正常工作。由于W5300的寄存器地址直接映射到TMS320C6713的存儲(chǔ)空間CE2中，所以對(duì)W5300的寄存器的讀寫操作就是對(duì)映射地址的讀寫操作，可以根據(jù)W5300的寄存器進(jìn)行以太網(wǎng)控制器的工作參數(shù)設(shè)置。W5300可以通過初始化一些寄存器來實(shí)現(xiàn)通信鏈路的建立，W5300的初始化主要分三步進(jìn)行主機(jī)接口設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)信息設(shè)置、內(nèi)部存儲(chǔ)空間分配。W5300不支持上電復(fù)位，但支持軟件復(fù)位，復(fù)位信號(hào)的低電平至少要持續(xù)2us，在復(fù)位信號(hào)變成高電平后還需要至少持續(xù)10ms，讓內(nèi)部鎖相環(huán)處于穩(wěn)定狀態(tài)。所以在接線中，將C6713的GP6設(shè)置成GPIO 口來控制W5300的RST腳。參數(shù)設(shè)置完畢，初始化完成后，就可以在PC機(jī)上進(jìn)行ping通信了。我們?cè)O(shè)置了W5300 的 IP 地址192. 168. O. 20 ;PC 機(jī)的 IP 地址:192. 168. O. 30。ping 結(jié)果如圖 3，可以判斷初始化設(shè)置正確。完成初始化設(shè)置后，W5300可通過已打開的工作在TCP或UDP模式下的套接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。由于UDP是一種無連接不可靠的通信協(xié)議，本系統(tǒng)中沒有使用，因此下面只介紹TCP模式下W5300的工作情況。TCP是以連接為基礎(chǔ)的通信方式，它必須建立連接，然后利用連接的IP地址和端口號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。TCP有兩種連接方式一種是服務(wù)器模式(被動(dòng)開啟)，即等待連接請(qǐng)求以建立連接；另一種是客戶端模式(主動(dòng)開啟)，即發(fā)送連接請(qǐng)求到服務(wù)器。對(duì)于一個(gè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)來說，客戶端和服務(wù)器必須同時(shí)存在，但是對(duì)于某一特定的硬件平臺(tái)，它可以其中的一種方式存在，在本系統(tǒng)中，W5300 —直服務(wù)器模式存在。W5300完成的功能包括套接口建立、接收客戶端的連接請(qǐng)求、數(shù)據(jù)接收和發(fā)送、接收客戶端的斷開連接請(qǐng)求等，建立的軟件流程如圖3所示。C、系統(tǒng)調(diào)試
通過AIC32采集水下聲信號(hào)，DSP將數(shù)據(jù)通過W5300往PC機(jī)上傳送，我們?cè)赑C機(jī)上使用TCP&UDP測(cè)試工具，接收數(shù)據(jù)，并使用wireshark對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)包抓取合判斷其工作方式，可以證實(shí)W5300與PC機(jī)工作在TCP模式下，數(shù)據(jù)可靠。 上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種以太網(wǎng)擴(kuò)展電路模塊，其特征在于包括用于作為嵌入式處理系統(tǒng)接口的以太網(wǎng)控制器、用于處理聲音信號(hào)的DSP芯片，所述的以太網(wǎng)控制器與所述的DSP芯片相直連，所述的DSP芯片的數(shù)據(jù)通過所述的以太網(wǎng)控制器向PC上傳送。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種以太網(wǎng)擴(kuò)展電路模塊，其特征在于還包括至少一個(gè)語音芯片、SDRAM芯片以及FLASH芯片，所述的語音芯片采集聲音信號(hào)后通過所述的DSP芯片進(jìn)行處理，所述的DSP芯片處理完的聲音信號(hào)傳入所述的SDRAM芯片等待處理；所述的FLASH芯片儲(chǔ)存所述的DSP芯片的程序。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種以太網(wǎng)擴(kuò)展電路模塊，其特征在于還包括一個(gè)4路RS232串口，所述的4路RS232串口連接無線通訊模塊接口、USB儲(chǔ)存模塊接口、GPS定位模塊接口以及磁羅盤模塊接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種以太網(wǎng)擴(kuò)展電路模塊，其特征在于所述的以太網(wǎng)控制器與所述的DSP芯片的接口模式為直接接口模式或間接地址模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種以太網(wǎng)擴(kuò)展電路模塊，其特征在于所述的以太網(wǎng)控制器與所述的DSP芯片的數(shù)據(jù)總線為16位寬度總線或8位寬度總線。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種以太網(wǎng)擴(kuò)展電路模塊，其特征在于所述的以太網(wǎng)控制器采用內(nèi)部集成的PHY或外部連接的PHY。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以太網(wǎng)擴(kuò)展電路模塊，包括用于作為嵌入式處理系統(tǒng)接口的以太網(wǎng)控制器、用于處理聲音信號(hào)的DSP芯片，所述的以太網(wǎng)控制器與所述的DSP芯片相直連，所述的DSP芯片的數(shù)據(jù)通過所述的以太網(wǎng)控制器向PC上傳送。本發(fā)明采用DSP芯片和以太網(wǎng)控制器W5300直接連接的方式實(shí)現(xiàn)通訊功能，數(shù)據(jù)傳輸速度大大提高，具備實(shí)時(shí)處理與傳輸聲音信號(hào)的能力，且傳輸穩(wěn)定性好。
文檔編號(hào)H04L12/28GK102868582SQ20121036349
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者楊侃, 張憲起, 劉鵬, 劉海亮, 李貴嬌 申請(qǐng)人:中國兵器工業(yè)集團(tuán)第二一四研究所蘇州研發(fā)中心