摘要：详细介绍一种基于at91m40800 arm7处理器和w3100a芯片的网络处理平台的设计与实现。在概述嵌入式网络的前景之后，提出一种tcp/ip网络处理平台的方案，并详细分析这种平台的硬件模块设计、软件模块设计与实现。

关键词：tcp/ip at91m40800 网络协议栈芯片 w3100a

引言

越来越多的人已经认知到后pc时代的到来，越来越多的嵌入式产品走到了现实应用的前台。嵌入式产品从出生到繁荣一直秉承着与应用紧耦合这个宗旨。过去它们基本上都是独立的工作，最多是通过485、can总线之类的互相交换信息；但随着信息时代的信息大爆炸的到来，这些简单的传递内部少量信息的方案已经不能够能很地满足实现的市场需求，越来越多的嵌入式产品有了与internet互连、进入互联网这个浩瀚的信息库的要求。嵌入式internet技术是一种将嵌入式设备接入internet的技术。利用该技术可将internet从pc机延伸到8位、16位、32位单片机，并实现基于internet的远程数据采集、远程控制、自动报警、上传/下载数据文件、自动发送e-mail等功能，大大扩展intenrt的应用范围和嵌入式产品触及的领域。为此本人提出一种基于w3100a芯处的tcp/ip网络处理开发平台的方案，并予以实现。

1 嵌入式网络处理平台方案的介绍

目前，国内外嵌入式网络处理平台基本上是采用软件来实现tcp/ip协议栈。这种方案在大批量生产时，具有成本低的优点。因为用软件设计的tcp/ip协议栈，是一次投次多次使用；但这种方案开发周期比较长，对开发人员的要求高，要求对操作系统和tcp/ip协议都要有一定程度的熟悉，并且高档mcu和rtos的价格也很高。为此本人提出了一种直接利用tcp/ip协议栈芯片的实现方案。它由w3100a、rtl8201、at91m40800组成，如图1所示。这种方案，尽管在大批量生产时成本高，因为每个智能设备都要嵌入tcp/ip协议栈芯片；但是在非大批量生产时个有设计简单、灵活的特点，因为不需要实时操作系统的支持，并且在本人给出的各种工具和芯片厂商提供的函数库的支持下可以实现上一种方案能实现的绝大部分功能。

2 w3100a的介绍

w3100a是tcp/ip协议芯片。它有如下特点：首先，自带tcp/ip协议栈（如tcp、udp、ipver.4、icmp、arp、dlc、mac协议）；其次，能同时支持四个独立的连接通道，具有高速传输速率，同时，具有与mcu和物理层电路接口。虽然数据手册中只提取了intel和motorola的mcu，但是经过笔者的实际证明，w3100a对atmel的at91m400800也能很好的支持。w3100a还提供了socket应用程序编程接口，为那种需要进行因特网连接的智能设备，提供了一种简便、廉价、高效的方案。其功能框图如图2所示。

w3100a的寄存器分成四类：①与控制寄存器相关的命令、状态和中断寄存器；②设置网关地址、子网掩码、源ip地址、源硬件地址和超时变量的关系寄存器；③管理发送和接收数据的指针寄存器；④控制每个通道操作的通道寄存器。

w3100a的0x4000～0x5fff为发送数据缓冲区，该缓冲区只能写不能读；0x6000～0x7fff为接收数据缓冲区，只能读不能写。

w3100a与mcu的接口包括直接总线模式、非直接总线模式和i2c接口模式。第1种是15根地址线全部与mcu相连；第2种只要0、1两根地址线与mcu相连，2、3地址线接高电平，剩下的地址线全部接地；第3种方式是把w3100a当作i2c设备来使用，其中8～14地址用来提供i2c设备的地址。这里使用了第2种方式与mcu相连。其中这些模式的选择由mode0、mode1、mode2三个引脚的电位所决定。

3 硬件电路设计

如图1所法，本电路主要由基于arm7的at91m40800、w3100a、rtl8201来实现网络的功能，但是本系统设计的目的是实现一个嵌入式tcp/ip网络开发平台，以便使工程师把精力从大量的底层细节开发转移到面向应用的层面上来，所以硬件电路外扩了sdram、flash、led、keybard、rs232等接口电路。其中flash、sdram、w3100a分别占用cs0、cs1、cs2三个地址空间。led、keybard共占用cs4一个地址空间。sdram使用了16