新技术新工艺２０１２年第７期
２．３实现ＳＰＩ通信 化的基础，其抗干扰能力与可靠性均可有所提高。
２．２主处理器的软件设计 ２．３．１ ＥＮｃ２８Ｊ６Ｏ的ＳＰＩ时序
２．２．１合理利用程序存储器
要提高程序的设计质量，首先要了解处理器的
ＥＮＣ２８Ｊ６０能够和很多单片机的串行外设接口
ＳＰＩ直接连接，不过该器件不支持时钟极性选择，只
体系结构。ＰＩＣＩ８Ｆ２４５５的存储系统是以哈佛结构
为基础，不仅具备８位处理器功耗低且简洁的优势，
还具备３２位处理器计算性能良好的特点，成本相对
较低，且具备增强型的闪存程序存储器。其功能包
支持ＳＰＩ模式０，０。在空闲时，ＳＣＫ的ＳＰＩ端口要
求其保持低电平，ＳＣＫ的上升沿数据由ＳＩ引脚输
入ＥＮＣ芯片的内部，在其下降沿数据会进行更新，
然后由ＳＯ引脚输出。在整个操作执行过程中，ＣＳ
括故障保护时钟监视器、双速戾动、较高的存储器耐
引脚要保持低电平，完成操作时再返回高电平。
擦写能力、扩展的指令集、１Ｏ位Ａ／Ｄ转换器以及专 ２．３．２ ＰＩＣ１８Ｆ２４５５和ＥＮＣ２８Ｊ６０引脚连接
用的ＩＣＤ／ＩＣＳＰ端口和增强型可寻址ＵＳＡＲＴ等。 Ｐ１Ｃ１８Ｆ２４５５引脚和ＥＮＣ２８Ｊ６０引脚相对应，其
ＰＩＣ１８Ｆ２４５５自身具备２４ ＫＢ的闪存存储器，可以 对应关系分别为：ＲＢ２对应ＳＯ；ＲＢ３对应ＳＩ；ＲＢ４
存储１２ ２８８条指令。鉴于其存储器的容量比较大， 对应ＳＣＫ；ＲＢ５对应ＣＳ。由于所有数据的发送及
因此在设计程序时，可以进行数据结构及查找表的
控制均由单片机来负责，其为主动方，因此编程设计
创建。程序中创建查找表便于存储常量数据，查找 是针对ＰＩＣＩ８Ｆ２４５５的Ｉ／Ｏ引脚来操作。针对
表的实现方法包括计算ＧＯＴＯ以及表读写２种。 ＥＮＣ２８Ｊ６０时序写出单片机引脚时序控制状态机图
２．２．２数据存储器的高效寻址 如图２所示。
在ＰＩＣＩ８Ｆ２４５５器件中，通过静态ＲＡＭ存储器
实现数据存储器，共２ ０８４字节。数据存储器要实 初态 ｛ ｓ需
一
一
现快带存取全部地址，就要具备有效的寻址机制。
间接寻址是利用文件选择寄存器ＦＳＲ作为指针，指
完Ｉｉ
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向被读取或写入的单元，来实现其无需在指令中给
出固定地址即可允许访问数据存储器中单元的功
、‘ １＿，●＿‘＿－ 能。每对ＦＳＲ寄存器中包括５个额外间接操作数，
避 一 Ｓ’Ｃ上Ｋ升＿． ＿＿＿－＿＿＿ －一产沿生 ／ 、 ，
这些额外间接操作是虚拟的寄存器，无法对它们直 图２ ＥＮＣ２８Ｊ６０时序控制状态机图
接进行读写，但提高了数据寻址的效率。 由于只规定ＳＰＩ通信速度的上限，因此利用
２．２．３ 中断的安全处理 ＳＰＩ进行通信时，编写的软件满足在选定的变通Ｉ／
Ｐ１Ｃ１８Ｆ２４５５处理器具备可以提供多个中断源
Ｏ引脚上，按照特定的顺序把数据电平或者时钟脉
和１个中断优先级的功能，从而大部分中断源可以 冲输出即可。
进行高低优先级的分配。高优先级中断向量的地址
是ＯｘＯ００００８，低优先级的地址为０ｘ００００１８。
３网络控制器的实现
由于高优先级中断会导致正在进行的低优先级 ３．１ ＥＮＣ２８Ｊ６０的控制和数据通信
中断，此时可以先把控制中断的１Ｏ个寄存器中位采
总线控制是由Ｐ１Ｃ１８Ｆ２４５５与ＥＮＣ２８Ｊ６０以太
用Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ命名，从而编译器可以自动识别指定 网控制器来实现的。ＥＮＣ２８Ｊ６０是以太网控制器，
寄存器中位的位置；然后精心设计中断现场保护，通 带有行业标准串行的外设接口，且是相对独立的，可
常来讲，在中断服务程序中，只要寄存器有发生写操
用作所有配置ＳＰＩ控制器的以太网接口。外部主控
作的可能均要保存，但是其对于现场的存储空间又
制器利用ＳＰＩ接口发出命令，以该命令为依据，进行
提出了要求，所以高优先级中断可以将Ｓｔａｔｕｓ、
ＥＮＣ２８Ｊ６０的操作。这些命令通常用于访问以太网
ＷＲＥＧ以及ＢＳＲ重要寄存器存储于快速寄存器堆
缓冲区以及控制存储器，多为１个或者多个字节的
栈，在应用ＲＥＴＦＩＥ以及ＦＡＳＴ指令由中断返回 指令。该指令最少包括１个３位操作码和１个５位
时，这些值就会被重新装回其所对应的寄存器；最
参数，参数的作用是指定寄存器地址或者数据常量。
后，在进入中断服务程序后，中断源就能够通过查询 ＥＮＣ２８Ｊ６Ｏ共有７条指令，所用的操作命令代码见
中断标志来确定。在重新允许中断之前，为防止重 表１。
复响应该中断１周，应利用相关软件把中断标志位
归零。
７２ ｌ 《新技术新工艺》电子信息与自动控制
电子信息 自动控制
表１ ＥＮＣ２８Ｊ６０操作命令代码集 说明
指令命名称及其简称 字节。 字节１及后面
操作码 参数 的字节数据
读控制寄存器（ＲＣＲ） ００Ｏ ａａａａａ Ｎ／Ａ
读缓冲器（ＲＢＭ） ＯＯ１ １１０１０ Ｎ／Ａ
写控制寄存器（ＷＣＲ） ０１０ ａａａａａ ｄｄｄｄｄｄｄ
写缓冲器（ＷＢＭ） Ｏ１１ １１０１０ ｄｄｄｄｄｄｄ
位域置１（ＢＦＳ） １ＯＯ ａａａａａ ｄｄｄｄｄｄｄ
位域清零（ＢＦＣ） １Ｏ１ ａａａａａ ｄｄｄｄｄｄｄ
下面以读缓冲器为例，说明ＥＮＣ２８Ｊ６０的控制
和数据通信的软件实现过程。读缓冲器命令可以让
主控制器由ＳＫＢ及接收缓冲器中读取字节。先把
ＣＳ引脚拉至低电平以启动ＲＢＭ命令；再把ＲＢＭ
操作码和随后的５位常量发送至ＥＮＣ２８Ｊ６Ｏ；接下 图３发送数据包结构图
来从ＳＯ引脚中把ＥＲＤＰＴ对应的存储器中的数据
协议。以太网帧长度通常在６４～１ ５１８字节之间，
移出；此时如果主控制器继续在ＳＣＫ引脚提供时钟 由五六个不同的字段组成。如果利用以太网介质发
信号，则ＥＲＤＰＴ所对应的字节就会再次由ＳＯ引
起数据包，１个字节的帧起始定界符以及７字节前
脚移出。一旦ＡＲＴＯＩＮＣ被使用时，通过这种方法 导字段会被附加至以太网数据包的开头。而数据包
不用多余的ＳＰＩ指令就可以连续地由缓冲存储器中 在传输至以太网的主机时，其目的装置就需要通过
顺序读取字节。 ＭＡＣ地址来识别，所以在ＩＰ封包要把以太网封包
在实现ＥＮＣ２８Ｊ６０缓冲器ＲＢＭ程序代码时，
之前，要先获取目的装置的ＭＡＣ地址，此时需采用
可以调用ＳＰＩ通信函数，Ｐ１Ｃ１８Ｆ２４５５中所存放数据 ＡＲＰ协议，其有效措施是把１个缓冲表设置在
的缓冲区由该函数指定，因此要设置变量作为计数
ＡＲＰ的处理中。采用与ＬＲＣ算法相近的方法设置
器，以便能够保证接收数据不会超出预定数量。如 一个ＭＡＣ以及ＩＰ地址映射的地址，然后再利用程
果数据包的长度为特定时，在接收时采用这种方法
序解析和发送ＡＲＰ询问与应答的数据包。
非常有效，它可以将冗长的数据自动忽略。
３．２数据包的发送与接收
５ 结语
在实现数据包的发送与接收之前，要先把数据
因特网是社会发展中重要的基础信息设施。连
缓冲区分为发送区与接收区，再利用二次读取法将 接嵌入式系统与因特网，可实现信息便利和低廉的
ＥＮＣ２８Ｊ６０所接受的数据包写入单片机的ＲＡＭ
传递，所以嵌入式系统的网络接人技术也将受到越
中。该方法共分２步进行：１）先设置１个首读窗 来越多的关注。
口，该窗口大小为６字节，读取该数据包的包头向量
参考文献
存储于ＰＩＣ Ｂａｎｋｌ中，获取本数据包的长度；２）
ＲＢＭ程序中所获得的数据个数以包首部向量长度
Ｅｌｉ田泽．嵌入式系统开发与应用教程ＥＭ］．北京：北京航空
大小为依据，以其为参数调用ＳＰＩ通信程序就可以
航天大学出版社，２００５．
Ｅ２］李兵建．基于嵌入式Ｉｎｔｅｍｅｔ的远程电网参数实时检测
读到该数据包到ＰＩＣ Ｂａｎｋｌ中。发送数据包的结构
系统的设计［Ｄ］．江苏：江苏大学，２００８．
如图３所示。
［３］杨恢先．单片机原理及应用Ｉ－Ｍ］．长沙：国防科技大学出
由图３可以看出，发送数据包的工作流程可以 版社，２００３．
分为４步：首先ＥＴＸＳＴ指针的编程要正确，使其指
［４］沈红卫．单片机应用系统设计实例与分析［Ｍ］．北京：北
向存储器中的未用单元；然后通过ＷＢＭＳＰＩ命令把