解读ENC28J60嵌入式网络接口电路

　　设计了以ENC28J60 为核心的以太网接口实现方案， 描述了该系统硬件架构的设计方法。在简要介绍了以太网控制器ENC28J60 的结构、功能、外围电路的基础上， 对ENC28J60 与Atmega16 的SPI 通讯进行了阐述。此方案不仅成本低， 而且可以实现500Kbps 以上的传输速率， 满足了嵌入式系统的Internet 控制要求。

　　ENC28J60 在嵌入式网络接口的应用

　　利用ENC28J60 可以构成不同功能的网络终端节点， 如网络服务器、带Internet 功能的设备、远程监控（数据采集， 诊断）设备等。图2 所示为基于ENC28J60 的嵌入式网络接口的硬件电路原理图。电路中有：2 个LED 状态指示灯主要用来显示网络连接状态，包括PHY 是否冲突、连接是否建立、是否接收数据、连接速度、双工模式等； 必需的偏置电阻R3（2kΩ， 精度为1%）；高速局域网电磁隔离模块（即RJ45 以太网接口）， 应用中，ENC28J60 的物理端口与隔离变压器HR901170A 连接时必须符合IEEE802.3 对物理层规范的要求， 如RJ45 的插孔与隔离变压器的间隔应尽量小， 输出和输入差分信号对的走线要有很好的隔离。

　　电路中的主控制器采用Atmel 公司的ATmega16 单片机，它具有先进的RISC（精简指令集计算机）结构、16 kB 可编程Flash 存储器、512 B 的EEPROM 和1 kB 片内SRAM， 具有丰富的外设接口， 其SPI 接口允许ATmega16 与外设进行高速的同步数据传输。本设计中ATmega16 SPI 配置为主机模式，ENC28J60 为从设备。ATmega16 的SPI 工作模式由CPOL、CPHA 设置， 根据ENC28J60 的SPI 读写时序， ATmega16的SPI 工作模式应设置为模式0.ATmega16 通过将ENC28J60 的CS 引脚置低实现与其的同步。SPI 时钟由写入到SPI 发送缓冲寄存器的数据启动， SPI MOSI（PB5）引脚上的数据发送秩序由寄存器SPCR 的DORD 位控制， 置位时数据的LSB（最低位）首先发送， 否则数据的MSB（最高位）首先发送。我们选择先发送MSB，同时接收到的数据传送到接收缓冲寄存器， CPU 进行右对齐从接收缓冲器中读取接收到的数据。应该注意， 当需要从ENC28J60 中读取多个数据时， 即使ENC28J60 并不需要ATmega16 串行输出的数据， 每读取一个数据前都要向SPI 发送缓冲器写一个数据以启动SPI 接口时钟。由于SPI 系统的发送方向只有1 个缓冲器， 而在接收方向有2 个缓冲器， 所以在发送时一定要等到移位过程全部结束后， 才能对SPI 数据寄存器执行写操作； 而在接收数据时，需要在下一个字节移位过程结束之前通过访问SPI 数据寄存器读取当前接收到的数据，否则第1 个数据丢失。