隨著互聯網的日益普及，各種家電設備、儀器儀表以及工業生產中的數據采集與控制設備在逐步地走向網絡化，以實現分布式遠程監控、信息交換與共享。目 前廣泛使用的以太網以及TCP/IP 協議已經成為最常用的網絡標準之一，其高速、可靠、分層以及可擴充性使其在各個領域的應用越來越靈活，很多情況下采用以太網和TCP/IP，能夠簡化結構 和降低成本。

目前大多數智能設備和儀表都是采用RS232/485 或USB通訊方式，不具備遠程控制和數據傳輸能力。 利用以太網實現工業系統遠程控制， 通過互聯網共享小型嵌入式設備的信息，是工業控制研究的發展趨勢。本系統采用高速單片機ATmega64及RTL8019AS 以太網控制器，用嵌入式TCP/IP 協議可以實現TCP和UDP等網絡功能,進一步實現HTTP協議服務,實現Web Sever 及接入Internet 的功能。

1 系統硬件設計

系統的結構框圖如圖1所示， ATmega64是基于增強的AVR RISC 結構的低功耗8位CMOS微控制器。內帶64KB的Flash、2KB的E2PROM、4KB的SRAM。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執行時 間，ATmega64 的數據吞吐率高達1MIPS/MHz，從而可以滿足系統在功耗和處理速度方面的要求。

RTL8019AS 是一種高度集成的10MB以太網控制器，與NE2000兼容, 支持8位、16位數據總線;內置16KB SRAM緩存;可連接同軸電纜和雙絞線,并可自動檢測所連接的介質。以太網隔離濾波器選用20F00IN。

RTL8019AS 與主處理器的接口方式有三種:跳線方式、PNP(即插即用)方式和免跳線方式。RTL8019AS 的第65 腳JP 決定網卡的工作方式，本設計中JP腳接高電平(VCC),即使用跳線方式，此時可以省掉外部E2PROM 93C46芯片。單片機通過I/O 模式訪問以太網控制器。RTL8019AS 必須工作在8位模式下，其引腳IOCS16B經電阻接地。電路框圖如圖2所示。

RTL8019AS本身具有地址譯碼功能，所有的控制功能或數據傳輸都是通過訪問地址偏移為00H～1FH的寄存器完成的，所以只需要5條地址 線(SA4～SA0)。在跳線方式下RTL8019AS的I/O 地址由引腳 IOS3～IOS0決定,將IOS3～IOS0對應引腳全部接低電平,這時RTL8019AS的I/O 基地址為300H，因此可以用SA8 和SA9進行片選接至單片機的PC7。當PC7引腳置高電平時選中RTL8019AS ，當PC7引腳置低電平時選中外部RAM，而將片選信號AEN接地，這種片選方式可以節省一個反向器。AUI 用來檢測在AUI接口外部MAU 的使用情況。當該引腳未用時，應該接地。

介質的選擇由引腳PL1和PL0決定，RTL8019AS 還具有自動測試介質連接是否成功的功能。無屏蔽雙絞線(UTP)電纜是目前使用最為普遍的電信介質類型。為了更方便地將嵌入式以太網模塊接入到局域網中， 本設計采用RTL8019AS 與雙絞線連接的接口電路，即將PL0、PL1 接地。

2 以太網控制器的工作過程

以太網控制器的 RAM 以 256 字節為一頁，是按頁存儲的結構，16位RAM地址的高 8位又叫頁碼。以太網控制器的16KB RAM的地址從0x4000～0x7FFF，即從頁0x40 到頁0x7F，共有64 頁用來接收和發送數據包。這64頁RAM是一塊雙端口RAM。所謂雙端口就是說有兩套總線連接到該RAM，總線A 用于以太網控制器讀/寫片上RAM，總線B 用于單片機讀/寫以太網控制器上的 RAM。總線A又叫Local DMA，總線B 又叫 Remote DMA。

2.1 數據包的發送過程

(1) 封裝數據包：數據包在發送前，單片機將其按如圖3所示的以太網幀格式封裝好,并存放在外部SRAM。

(2)通過遠程DMA將數據包寫入到 RLT8019AS 的數據發送緩沖區， 數據的目的緩沖區首地址和字節數由內部寄存器RSCR0、1設定。

(3) 通過RTL8019AS的本地DMA將數據送入FIFO 緩沖器進行發送。

2.2 數據包的接收過程

(1)本地 DMA 將需要接收的數據包存入到接收緩沖環中。

(2)由遠程 DMA 將接收緩沖環中的數據包寫入到外部 SRAM 中。

如果以太網控制器運行正常，接收到數據包時自動啟動本地 DMA 將數據存入接收緩沖環中，也就是說第一步是由 RTL8019AS 自動完成的。但是，接收緩沖環的范圍需要設置，PSTART、PSTOP 分別用于設置接收緩沖環的起始頁和發送頁，設置了接收緩沖環之后，接收到的第一個數據包放置的位置由當前頁面寄存器CURR 決定。