基于TCP/IP的浮标网络通信系统设计

2、电路设计

该系统的主要电路由微控制器MSP430F169、网络协议栈W3100A、以太网接口控制器RTL8201及网络接口构成。W3100A与MSP430F169的连接可采用I2C接口模式或直接总线模式。采用I2C接口模式的优点是电路简洁，占用端口资源少。但I2C接口的传输速度会受到一定限制，所以当要求更高传输速度时，可采用直接总线接口方式，如图 4所示。W3100A提供MII接口与RTL8201相连，其中引脚RX_CLK、RXDV、RXD[0:3]以及COL用于数据的接收，而TX_CLK、TXE、TXD[0:3]用于数据的发送。

在接口的实现中，以太网变压器是不可缺少的。在差分发送引脚(TX+/TX-)上，需要一个专用于10BASE-T 操作的脉冲变压器，将要发送的数据发送到网络上。网络传来的数据也经过变压器，由差分接收引脚(RX+/RX-)接收。以太网变压器的作用主要是将外部线路与RTL8201隔开，防止干扰和烧坏元器件，实现带电的插拔功能。本设计采用了PULES的J0011型变压器，其内部结构如图 5所示。该变压器集成了RJ-45接头，在简化了连线的同时也提高了高频信号传输的可靠性。

同时在设计复位电路时应注意，由于W3100A的复位引脚为高电平有效，而MSP430F169和RTL8021的复位引脚为低电平有效，所以在设计复位电路时要求同时产生高、低两路复位信号，如图 6所示。

3、软件设计

3.1 MSP430总线读写

W3100A有专门的微控制器接口与MCU相连，其总线操作类似于MCU对外部存储器的读写。但MSP430微控制器没有专门的外部扩展总线接口，所以这里采用通用端口模拟外部扩展总线端口。对于W3100A的访问要依照其读写时序进行操作，如图 7、图 8所示，可将读写程序作为函数在主程序中调用。

下面列举了部分读总线程序：

写总线过程与读总线类似，不同的是将P4端口设为输出状态，并操作写有效（/WE）。要注意的是/WE恢复到高电平时的上升沿触发数据写入。

作者：张志博、孙长瑜 中国科学院声学研究所   来源：电子测量技术