当前，嵌入式设计人员在为远程控制或监控设备提供以太网接入时，使用的以太网控制器都是专为个人计算机系统设计的，如RTL8019，DM9008，CS8900A 等。这些器件不仅接口威廉希尔官方网站
复杂、体积较大，而且比较昂贵。CP2200 是Silabs于近期推出的一款独立以太网控制器，它符合IEEE 802.3协议，支持10M以太网接入，而且仅需要很少的外部威廉希尔官方网站
连线就可满足绝大多数嵌入式以太网接口的设计要求，使得潜入式以太网接口的设计大大简化，占板空间大大减小，系统开发成本大大降低。
另外，该以太网控制器具有8位并行主机接口，可以为绝大多数微控制器或主处理器提供以太网通信功能。8位并行总线接口支持Intel和Motorola总线方式，可以使用复用或非复用方式寻址。这些功能加上相关处理器的TCP/IP协议栈，使得嵌入式应用系统的以太网接口实现变得极其简易。
硬件威廉希尔官方网站
设计
系统的硬件威廉希尔官方网站
示于图1。CP2200的外围威廉希尔官方网站
比较简单。
图1 硬件威廉希尔官方网站
I/O并行接口
CP2200的并行主机接口，支持Motorola 和 Intel两种总线方式，且支持地址数据复用和非复用方式。可以通过将MUXEN和MOTEN引脚接地或拉高电平来实现对主机接口总线方式的配置。
以太网变压器
要实现以太网接口，以太网变压器是不可缺少的。在差分接收引脚（RX+/RX-）上，需要一个专用于10BASE-T 操作的1:1 脉冲变压器。 在差分发送引脚（TX+/TX-）上，需要外接一个带有中心抽头的1:2.5 脉冲变压器。变压器应具有2kV 以上的电压隔离性能，以防止静电干扰。发送端需要两个8W（精度为1%）的电阻和一个560pF 的电容与特定端相连，接收端需要一个100W电阻与特定端相连。
按照CP2200的要求，笔者采用的是PRJ系列的PRJ-010型变压器。该变压器集成了RJ-45接头，在省去了不少连线的同时也提高了高频信号传输的可靠性。
其他威廉希尔官方网站
LINK和ACT引脚输出电平来驱动LED，用来指示网络的连接和活动状态。
所有电源引脚都必须与同一个外部3.3V 电源相连。类似的，所有参考地都应在外部连接到相同的接地点。每个VDD 和VSS 引脚都应连接一个0.1mF 的陶瓷旁路电容，该电容尽可能靠近引脚。
需要特别说明的是，驱动双绞线接口需要相对高的电流，因此以太网的收发数据线应尽可能短，并且线径适当加大以减少电阻损耗（为了保证数据的可靠传输，笔者的PCB威廉希尔官方网站
板选择了20mil的线径）。
软件设计
TCP/IP 协议种类繁多，相互之间交互作用复杂，在单片机上不可能实现所有协议，所以必须对协议栈进行剪裁。结合系统的具体通信要求，笔者的系统最后只保留了TCP、UDP、IP、ICMP、ARP协议模块。在协议栈程序的整体设计上，考虑到单片机的单任务执行方式很难发挥TCP／IP协议的特点，我们采用了基于事件驱动机制的TCP/IP协议栈的实现方法。该机制的引入，使得系统在保证具有高效的汇编语言代码效率的同时，实时响应性也得到了大幅提高。下面将具体阐述事件驱动机制的特点和基于该机制的TCP/IP协议栈的实现。
事件驱动机制
系统初始化完成后， 进入事件循环体，不断查询C8051F040的事件队列是否有事件。一旦事件队列非空，则读取事件标志字，判断事件类型，而后调用对应事件处理子程序。处理子程序执行完毕后，仍然返回到事件循环体中。事件标志字由中断直接或者间接驱动，当某个事件发生后，只需在中断服务程序中将状态字的对应位置位。中断不断向事件队列中添加事件，C8051F040处理程序则不停地从事件队列中读取事件标志字，处理事件。
事件驱动机制的特点为：
*由于在中断处理程序中，仅仅执行了改变事件标志字这样的简单程序语句，把事件添加到C8051F040的事件队列中后就立即返回。所以系统关闭中断的时间很短。增强了系统对中断处理的实时性。
*C8051F040根据当前读取的事件，进行相应事件处理或者向事件队列中添加进一步处理所需的事件。这实际上是把任务都进行了分步处理，在执行一步这一任务的同时，也可以执行一步其他任务。这样．在不影响主程序流程的情况下，又提高了系统的实时性。
事件循环的简要流程
图2 事件循环流程
图注：1=EVENT_ETH_ARRIVED；2=EVENT_TCP_RETRAN；3=EVENT_TCP_INACTIVITY；4=EVENT_ARP_RETRAN；5=EVENT_AGE_ARP_CACHE；6=EVENT_COME_NEWDATA；
事件循环体的简要流程如图2所示，其中各事件的含义分别为：
EVENT_ETH_ARRIVED： 有待处理的以太网帧事件。检测到此事件，C8051F040会调用读CP2200接受缓冲区程序，然后对帧进行解包处理；
EVENT_TCP_RETRAN： TCP重传事件。当TCP定时器超时，触发该事件；
EVENT_TCP_INACTIVITY：关断不活动连接事件。当某连接超过0.5秒没有收发数据，则触发此事件；
EVENT_ARP_RETRAN：ARP请求数据包重传事件。当某一ARP请求在发出0.5秒后没有相应，则触发该事件。经两次重发都没回应，则将以该IP为目的地址的数据包丢弃；
EVENT_AGE_ARP_CACHE：更新ARP缓存事件。每60秒触发该事件一次；
EVENT_COME_NEWDATA： 有新数据事件。当有新数据待发送时，触发该事件；
结语
CP2200的多种集成功能如CRC校验，数据滤波等有效地减轻了单片机的载荷，它内部的收发接口单元操作起来灵活方便，为以太网数据包提供了有效的缓冲。芯片具有稳定的工作性能和抗干扰抗震性能，笔者利用CP2200， C8051F040单片机和TCP/IP协议栈开发出了用于铁路机车的以太网通讯接口板卡。此板卡已在测试机车上运行，工作性能良好，能够进行稳定的数据传递。
当前，嵌入式设计人员在为远程控制或监控设备提供以太网接入时，使用的以太网控制器都是专为个人计算机系统设计的，如RTL8019，DM9008，CS8900A 等。这些器件不仅接口威廉希尔官方网站
复杂、体积较大，而且比较昂贵。CP2200 是Silabs于近期推出的一款独立以太网控制器，它符合IEEE 802.3协议，支持10M以太网接入，而且仅需要很少的外部威廉希尔官方网站
连线就可满足绝大多数嵌入式以太网接口的设计要求，使得潜入式以太网接口的设计大大简化，占板空间大大减小，系统开发成本大大降低。
另外，该以太网控制器具有8位并行主机接口，可以为绝大多数微控制器或主处理器提供以太网通信功能。8位并行总线接口支持Intel和Motorola总线方式，可以使用复用或非复用方式寻址。这些功能加上相关处理器的TCP/IP协议栈，使得嵌入式应用系统的以太网接口实现变得极其简易。
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设计
系统的硬件威廉希尔官方网站
示于图1。CP2200的外围威廉希尔官方网站
比较简单。
图1 硬件威廉希尔官方网站
I/O并行接口
CP2200的并行主机接口，支持Motorola 和 Intel两种总线方式，且支持地址数据复用和非复用方式。可以通过将MUXEN和MOTEN引脚接地或拉高电平来实现对主机接口总线方式的配置。
以太网变压器
要实现以太网接口，以太网变压器是不可缺少的。在差分接收引脚（RX+/RX-）上，需要一个专用于10BASE-T 操作的1:1 脉冲变压器。 在差分发送引脚（TX+/TX-）上，需要外接一个带有中心抽头的1:2.5 脉冲变压器。变压器应具有2kV 以上的电压隔离性能，以防止静电干扰。发送端需要两个8W（精度为1%）的电阻和一个560pF 的电容与特定端相连，接收端需要一个100W电阻与特定端相连。
按照CP2200的要求，笔者采用的是PRJ系列的PRJ-010型变压器。该变压器集成了RJ-45接头，在省去了不少连线的同时也提高了高频信号传输的可靠性。
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LINK和ACT引脚输出电平来驱动LED，用来指示网络的连接和活动状态。
所有电源引脚都必须与同一个外部3.3V 电源相连。类似的，所有参考地都应在外部连接到相同的接地点。每个VDD 和VSS 引脚都应连接一个0.1mF 的陶瓷旁路电容，该电容尽可能靠近引脚。
需要特别说明的是，驱动双绞线接口需要相对高的电流，因此以太网的收发数据线应尽可能短，并且线径适当加大以减少电阻损耗（为了保证数据的可靠传输，笔者的PCB威廉希尔官方网站
板选择了20mil的线径）。
软件设计
TCP/IP 协议种类繁多，相互之间交互作用复杂，在单片机上不可能实现所有协议，所以必须对协议栈进行剪裁。结合系统的具体通信要求，笔者的系统最后只保留了TCP、UDP、IP、ICMP、ARP协议模块。在协议栈程序的整体设计上，考虑到单片机的单任务执行方式很难发挥TCP／IP协议的特点，我们采用了基于事件驱动机制的TCP/IP协议栈的实现方法。该机制的引入，使得系统在保证具有高效的汇编语言代码效率的同时，实时响应性也得到了大幅提高。下面将具体阐述事件驱动机制的特点和基于该机制的TCP/IP协议栈的实现。
事件驱动机制
系统初始化完成后， 进入事件循环体，不断查询C8051F040的事件队列是否有事件。一旦事件队列非空，则读取事件标志字，判断事件类型，而后调用对应事件处理子程序。处理子程序执行完毕后，仍然返回到事件循环体中。事件标志字由中断直接或者间接驱动，当某个事件发生后，只需在中断服务程序中将状态字的对应位置位。中断不断向事件队列中添加事件，C8051F040处理程序则不停地从事件队列中读取事件标志字，处理事件。
事件驱动机制的特点为：
*由于在中断处理程序中，仅仅执行了改变事件标志字这样的简单程序语句，把事件添加到C8051F040的事件队列中后就立即返回。所以系统关闭中断的时间很短。增强了系统对中断处理的实时性。
*C8051F040根据当前读取的事件，进行相应事件处理或者向事件队列中添加进一步处理所需的事件。这实际上是把任务都进行了分步处理，在执行一步这一任务的同时，也可以执行一步其他任务。这样．在不影响主程序流程的情况下，又提高了系统的实时性。
事件循环的简要流程
图2 事件循环流程
图注：1=EVENT_ETH_ARRIVED；2=EVENT_TCP_RETRAN；3=EVENT_TCP_INACTIVITY；4=EVENT_ARP_RETRAN；5=EVENT_AGE_ARP_CACHE；6=EVENT_COME_NEWDATA；
事件循环体的简要流程如图2所示，其中各事件的含义分别为：
EVENT_ETH_ARRIVED： 有待处理的以太网帧事件。检测到此事件，C8051F040会调用读CP2200接受缓冲区程序，然后对帧进行解包处理；
EVENT_TCP_RETRAN： TCP重传事件。当TCP定时器超时，触发该事件；
EVENT_TCP_INACTIVITY：关断不活动连接事件。当某连接超过0.5秒没有收发数据，则触发此事件；
EVENT_ARP_RETRAN：ARP请求数据包重传事件。当某一ARP请求在发出0.5秒后没有相应，则触发该事件。经两次重发都没回应，则将以该IP为目的地址的数据包丢弃；
EVENT_AGE_ARP_CACHE：更新ARP缓存事件。每60秒触发该事件一次；
EVENT_COME_NEWDATA： 有新数据事件。当有新数据待发送时，触发该事件；
结语
CP2200的多种集成功能如CRC校验，数据滤波等有效地减轻了单片机的载荷，它内部的收发接口单元操作起来灵活方便，为以太网数据包提供了有效的缓冲。芯片具有稳定的工作性能和抗干扰抗震性能，笔者利用CP2200， C8051F040单片机和TCP/IP协议栈开发出了用于铁路机车的以太网通讯接口板卡。此板卡已在测试机车上运行，工作性能良好，能够进行稳定的数据传递。
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