飛思卡爾MC9S12NE64以太網模塊介紹

MC9S12NE64是Freescale公司生產的基于HCS12 CPU內核的16位單片機，內嵌EMAC和EPHY模塊。

NE64的以太網模塊實現了以太幀的收發功能。其中包括以太網介質訪問控制模塊(Ethernet Media Access Controller，EMAC)和以太網物理層驅動模塊(Ethernet PhysicalTransceiver，EPHY)，這兩個模塊都遵循IEEE802.3標準。NE64的EMAC模塊和EPHY模塊的內部結構如圖所示。

圖中NE64的EMAC模塊和EPHY模塊可以獨立使用，也可以集成使用。如果分開使用則通過MII接口的18個引腳與外界EMAC模塊或者EPHY模塊通信;如果使用內部模塊，那么MII接口引腳對這兩個模塊均不可見，這樣以太網模塊對外通信的引腳只有4個：2差分個輸入(RXN、RXP)和2個差分輸出(TXN、TXP)。

1.EPHY模塊

EPHY模塊是物理接口收發器。支持IEEE-802.3定義的MII(Medium-independentinterface)介質無關端口。MII層定義了MAC和各種物理層之間的標準電氣和機械接口，它們使得EPHY與EMAC之間的數據通信、EPHY的配置及通信狀態的判斷得以實現。EPHY模塊一端與EMAC通信，另一端與傳輸介質進行通信。EPHY模塊提供4個存儲映射寄存器和18個MII寄存器，通過設置這些寄存器，使EPHY模塊正常工作。

EPHY模塊是遵循IEEE 802.3標準并兼容10/100Mbps的以太網收發器。可以配置成10BASE-T或者100BASE-TX模式。需要注意的是在外部總線模式下只能選擇10BASE-T模式。

① 10BASE-T模式

10BASE-T模式中10表示傳輸速率為10Mb/S，BASE表示采用基帶傳輸，T(twisted)為雙絞線，每個網段最大傳輸距離為100M，實際傳輸距離受物理連線影響。使用曼徹斯特編碼方式。可以采用3類UTP(Unshielded Twisted-Pair cable 非屏蔽雙絞線)、集線器、RJ-45連接器連接。雙絞線是兩根絕緣導線互相絞結在一起的一種通用的傳輸介質，它可減少線間電磁干擾，適用于模擬、數據通信。

以太網通信是一種不可靠通信，實際它并不知道通信的對方有沒有真正收到自己發出的數據。以太網中半雙工模式下采用CSMA/CD ( Carrier Sense MultipleAccess/Collision Detect)，即載波監聽多路訪問/沖突檢測方法。CSMA/CD是一種分布式介質訪問控制協議，網中的各個站(節點)都能獨立地決定數據幀的發送與接收。每個站在發送數據幀之前，首先要進行載波監聽，只有介質空閑時，才允許發送幀。

這時，如果兩個以上的站同時監聽到介質空閑并發送幀，則會產生沖突現象，這使發送的幀都成為無效幀，發送隨即宣告失敗。每個站必須有能力隨時檢測沖突是否發生，一旦發生沖突，則應停止發送，以免介質帶寬因傳送無效幀而被白白浪費，然后隨機延時一段時間后，再重新爭用介質，重發送幀。

假設A檢測到網絡是空閑的，開始發數據包，盡力傳輸，當數據包還沒有到達B時，B也監測到網絡是空閑的，開始發數據包，這時就會發生碰撞，B首先發現發生碰撞，開始發送碰撞信號，所謂碰撞信號，就是連續的01010101或者10101010，十六進制就是55或AA。這個碰撞信號會返回到A，如果碰撞信號到達A時，A還沒有發完這個數據包，A就知道這個數據包發生了錯誤，就會重傳這個數據包。但如果碰撞信號到達A時，數據包已經發完，則A不會重傳這個數據包。

② 100BASE-TX模式

快速以太網技術100Base-TX是由10Base-T標準以太網發展而來的，主要解決網絡帶寬在局域網絡應用中的瓶頸問題。可支持100Mbps的數據傳輸速率，在交換式以太網環境中可以實現全雙工通信。在編碼上，采用了效率更高的編碼方式4B/5B編碼。對NE64 EPHY模塊的實際通信速度可以采用一些方法進行測試。比如將NE64通過網線(5類UTP)接到交換機的端口上，指示燈閃爍表示連接有效，并以顏色表示數據

速率：綠色-100Mbps，黃色-10Mbps。

2.EMAC模塊

MC9S12NE64的EMAC實現了數據鏈路層的功能，提供將一臺設備的網絡層數據傳輸至另一臺設備的機制。EMAC主要負責數據的傳輸，具有10Mbps/100Mbps的傳輸能力。在數據傳輸之前，EMAC自動對以太幀進行封裝：添加幀的前導位、幀起始位以及CRC校驗碼。此外，EMAC具有MAC地址識別和濾波功能，并能進行錯誤檢測。在半雙工模式下，EMAC采用載波多路訪問和沖突檢測(CSMA/CD)機制;在全雙工模式下，可采用流量控制機制。因此，EMAC模塊的初始化應該是包括這些功能在內的初始化，它可以通過讀寫EMAC模塊提供的21個寄存器來實現。