【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （ PC）。在中央處理器的算術(shù)及邏輯部件中，包含的寄存器有累加器（ ACC）。 ENC28J60 的寄存器設(shè)置和 應(yīng)用 ENC28J60 的寄存器設(shè)置 ENC28J60 內(nèi)部的靜態(tài) RAM 分為三種類型，控制寄存器，以太網(wǎng)緩沖區(qū)和物理層寄存器，控制寄存器用來進(jìn) 行芯片的配置和控制等功能，直接 SPI 讀寫；以太網(wǎng)緩沖區(qū)可以由 SPI 接口配置為接收和發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的 RAM 區(qū)；物理層寄存器用來配置，控制和監(jiān)測(cè)物理層的狀態(tài)，此寄存器不能直接由 SPI 接口讀寫，只能通過媒體獨(dú)立接口MII 訪問。 ENC28J60 控制寄存器中最基本和重要的 5 個(gè)寄存器是 EIE, EIR, ESTAT, ECON2 和 ECON1，其功能分別如下， EIE：以太網(wǎng)中斷使能控制寄存器，分為總中斷使能和各部分使能控制， EIR：以太網(wǎng)中斷標(biāo)志寄存器，在接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)根據(jù)不同的標(biāo)志位進(jìn)入不同的執(zhí)行程序， ESTAT：以太網(wǎng)狀態(tài)寄存器，反映以太網(wǎng)當(dāng)前是否數(shù)據(jù)碰撞、忙信息、錯(cuò)誤信息、時(shí)鐘狀態(tài)等信息， ECON2：以太網(wǎng)輔助控制寄存器，設(shè)置數(shù)據(jù)指針，芯片節(jié)能等， ECON1：以太網(wǎng)主控制寄存器，這個(gè)是芯片最常用的寄存器，主基于 ENC28J60 的以太網(wǎng)通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 15 要用來設(shè)置不同層的寄存器空間，下面將詳細(xì)論述。 在這 5 個(gè)寄存器中，需要設(shè)置的是 EIE、 ECON2 和 ECON1，需要判斷標(biāo)志位的是 EIR 和 ESTAT。 在 ENC28J60 接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包之前，需要對(duì)相應(yīng)寄存器進(jìn)行設(shè)置和初始化，一般情況下這部分工作放在系統(tǒng)復(fù)位完成后執(zhí)行，初始化設(shè)置工作包括接收和發(fā)送 緩沖區(qū)、接收過濾、晶振啟動(dòng)時(shí)間、 MAC寄存器、物理層。初始化芯片之前先關(guān)閉單片機(jī)的中斷輸入，對(duì) RESET引腳給定一個(gè)持續(xù)的低電平復(fù)位信號(hào)，然后對(duì)相應(yīng)的寄存器進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置完成所有需要的寄存器后，判斷以太網(wǎng)狀態(tài)中的時(shí)鐘啟動(dòng)標(biāo)志位是否置位，然后開中斷，硬件連接的兩個(gè)中斷引腳都對(duì)應(yīng)多種中斷條件， EIE 和 EWOLIE 分別使能不同的中斷，均指向中斷入口處，因此需要在入口處進(jìn)行判斷每次的中斷輸入什么條件， EIR 是中斷標(biāo)志位，包含了 7 中不同的中斷條件，根據(jù)不同的標(biāo)志位進(jìn)入不同的執(zhí)行程序。 ENC28J60的應(yīng) 用 由于采用串行 SPI 接口， ENC28J60 可以很方便地和各種微控制器和處理器接口，構(gòu)成嵌入式以太網(wǎng)模塊，使用 UDP， TCP 進(jìn)行通信，且 采用 供 電。 通過 TCP/IP 協(xié)議的應(yīng)用，只需 4 條連線即可實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)連接 ，用單片機(jī)的 P2^0、 P2^ P2^ P2^3 與 ENC28J60 的CS、 MOSI、 MISO、 SCK 四個(gè)引腳相連即可實(shí)現(xiàn)。 ENC28J60 構(gòu)成的嵌入式以太網(wǎng)模塊電路連接簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，與目前大多數(shù)需要并行數(shù)據(jù)濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 和地址總線的以太網(wǎng)控制器相比，不需要小封裝的微控制器外擴(kuò)地址和數(shù)據(jù)總線，有很大優(yōu)點(diǎn)，根 據(jù)需要配合不同的微控制器可以將電路板做到最小尺寸，完全符合未來工業(yè)以太網(wǎng)控制器的發(fā)展趨勢(shì) 。 基于 ENC28J60 的以太網(wǎng)通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 17 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ENC28J60 網(wǎng)絡(luò)模塊的選擇及思想 本系統(tǒng)所用單片機(jī) STC12C5A60S2 系列單片機(jī)是 STC 生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /及其周期（ 1T）的單片機(jī) [6]，是搞速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，但速度快 812 倍。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路， 2 路 PWM， 8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換（ 250K/S，即 25 萬次 /秒），強(qiáng)干擾場(chǎng)合。 STC12C5A60S2 單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期（ 1T）的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，但速度快 812 倍。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路， 2 路 PWM， 8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換（ 250K/S,即 25 萬次 /秒），針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合，圖 31 所示 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)管腳圖。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 圖 31 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)管腳圖 （ 1） .增強(qiáng)型 8051CPU， IT，單時(shí)鐘 /機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。 （ 2） .工作電壓： STC12C5A60S2系列工作電壓： — （ 5V單片機(jī)）。 （ 3） .工作頻率范圍： 0~35MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0~420MHz。 （ 4） .用戶應(yīng)用程序空間 8K/16K/20K/32K/40K/48K/52K/60K/62K字節(jié)??。 （ 5） .片上集成 1280 字節(jié) RAM。 （ 6） .通用 I/O 口（ 36/40/44 個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉（普通 8051 傳統(tǒng) I/O 口），可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉，強(qiáng)推挽 /強(qiáng)上拉，僅為輸入 /高阻，開漏每個(gè) I/O 口驅(qū)動(dòng)能力均可達(dá)到20mA，但整個(gè) 芯片最大不要超過 120mA。 基于 ENC28J60 的以太網(wǎng)通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 19 （ 7） .ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口（ ）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。 （ 8） .有 EEPROM 功能（ STC12C5A60S2/AD/PWM 無內(nèi)部 EEPROM）。 （ 9） .看門狗 （ 10） .內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 12M 以下時(shí)，復(fù)位腳可直接 1K 電阻倒地）。 （ 11） . 外部掉電檢測(cè)電路 : 在 口有一個(gè)低壓門檻比較器5V 單片機(jī)為 ，誤差為177。 5%， 單片機(jī)為 ，誤差為177。3%。 （ 12） .時(shí)鐘源：外部高精度晶體 /時(shí)鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器（溫漂為177。 5 到177。 10%以內(nèi)）用戶在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 / 時(shí)鐘常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： 單片機(jī)為： MHz ～ 7MHz 單片機(jī)為： 8MHz ～ 2MHz （ 13）共 4 個(gè) 16 位定時(shí)器 兩個(gè)與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ,16 位定時(shí)器 T0 和T1，沒有定時(shí)器 2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器，再加上 2 路 PCA 模塊可再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 。 （ 14） . 3 個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由 T0 的溢出在 ，可由 T1 的溢出在 ，獨(dú)立波特率發(fā)生器可以在 口輸出時(shí)鐘。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （ 15） . 外部中斷 I/O 口 7 路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模 塊， Power Down 模式可由外部中斷喚醒， INT0/， INT/， T0/， T/， RxD/，CCP0/ ， CCP/P 。 （ 16） . PWM（ 2 路） / PCA （可編程計(jì)數(shù)器陣列， 2 路） —— 也 可用來當(dāng) 2 路 D/A 使用 —— 也可用來再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)定時(shí)器 —— 也可用來再實(shí)現(xiàn) 2 個(gè)外部中斷（上升沿中斷 /下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持）。 （ 17） .A/D轉(zhuǎn)換， 10位精度 ADC，共 8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每秒鐘 25 萬次 )。 （ 18） .通用全雙工異步串行口 (UART)，由于 STC12 系列是高速的 8051，可再用定時(shí)器或 PCA 軟件，可再用定時(shí)器或 PCA 軟件可再用定時(shí)器或 PCA 軟件實(shí)現(xiàn)多串口。 （ 19） .STC12C5A60S2 系列有雙串口，后綴有 S2 標(biāo)志的才有雙串口， RxD2/ (可通過 寄存器設(shè)置到 )， TxD2/ (可通過寄存器設(shè)置到 )。 （ 20） .工作溫度范圍： 40 ~ +85℃（工業(yè)級(jí)） /0 ~ 75℃（商業(yè)級(jí)）。 （ 21） .封裝： LQFP48， LQFP44， PDIP40， PLCC44,，QFN40I/O口不夠時(shí)，可用 2到 3根普通 I/O口線外接 74HC64/65/595（均可級(jí)聯(lián)）來擴(kuò)展 I/O 口，還可用 A/D 做按鍵掃描來節(jié)省 I/O 口，基于 ENC28J60 的以太網(wǎng)通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 21 或用雙 CPU，三線通信，還多了串口。 而 ENC28J60網(wǎng)絡(luò)模塊是美國微芯科技公司于 2021年推出的一款28 引腳 的獨(dú)立以太網(wǎng)控制器，可為嵌入式應(yīng)用提供低引腳數(shù)、低成本且高效易用的遠(yuǎn)程通訊解決方案。利用 ENC28J60 以太網(wǎng)控制器，可以實(shí)現(xiàn)占位小、成本低、更加精簡(jiǎn)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。 實(shí)現(xiàn)兩者之間的通訊，只需 4 條連線即可實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)連接，有利于在小型系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)功能如圖 32 所示。 圖 32 STC12C5A60S2 與 ENC28J60 連接圖 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 通信簡(jiǎn)介 計(jì)算機(jī)與外界所進(jìn)行的信息交換被稱為通信，其基本方式可以分為并行通信和串行通信兩種。 并行通行是指一次就可以同時(shí)傳送一個(gè)數(shù)據(jù)字的傳輸方 式（其中包含 8 位、 16 位，甚至更多的數(shù)據(jù)）。其優(yōu)點(diǎn)是傳輸速度快；缺點(diǎn)是需要同時(shí)連接的線數(shù)多，尤其是在通信距離較長(zhǎng)時(shí)，傳輸線的成本會(huì)急劇增加。 串行通信是指把一個(gè)數(shù)據(jù)字逐位、順序、分時(shí)進(jìn)行的傳輸方式。其缺點(diǎn)是傳送速度較慢，其優(yōu)點(diǎn)是需要數(shù)量較少的傳輸線，且占用的引腳資源較少。串行通信又存在著異步通信和同步通信兩種基本方式[8]： （ 1）異步方式。其特點(diǎn)是通信雙方以一個(gè)字節(jié)作為數(shù)據(jù)傳輸單位，且發(fā)送方傳送字符的間隔時(shí)間是不定的，在傳送一個(gè)字符時(shí)總是以起始位開始，以停止位結(jié)束。異步通信傳輸格式見圖 33 所示。 基于 ENC28J60 的以太網(wǎng)通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 23 圖 33 異步通信字符傳輸幀格式 一個(gè)字符單位除表示字符信息的數(shù)據(jù)位外，還有若干附加位：起始位（一位，值恒為 0），奇偶位（可有可無），停止位（長(zhǎng)度 和 2 可選，值恒為 1）。傳送一個(gè)字符必須以起始位開始，以停止位結(jié)束，這個(gè)過程稱為一幀。 （ 2）同步方式。在數(shù)據(jù)開始傳輸時(shí)，發(fā)送方先發(fā)送一個(gè)或兩個(gè)特殊字符，當(dāng)發(fā)送方和接收方達(dá)到同步后，就可以一個(gè)字符接一個(gè)字符都加起，使其傳輸效率比較低，因此異步通信一般用在數(shù)據(jù)速率較慢的場(chǎng)合。在高速傳輸時(shí)，一般應(yīng)采取同步協(xié)議。因此，在單片機(jī)與外圍芯片之間的近距離通信中，同步通信 方式得到了廣泛的應(yīng)用。 所以，對(duì)于近距離的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)通信，若不要求太高的數(shù)據(jù)傳輸率，則通常采用設(shè)備簡(jiǎn)單、控制容易的異步傳輸為好。 單片機(jī)串口結(jié)構(gòu) （ 1）單片機(jī)的串行接口是一個(gè)全雙工通信接口，即能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。其幀格式和波特率可通過軟件編程設(shè)置，在使用上非常方便靈活。串行口主要由兩個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器 SBUF、一個(gè)輸入移位寄存器、一個(gè)串行控制寄存器 SCON 和一個(gè)波特率發(fā)生器 T1 等組成。 （ 2）串行通信過程 在接收數(shù)據(jù)過程中進(jìn)行通信時(shí)，當(dāng) CPU 允許接收時(shí)（即 SCON 的REN 為 1 時(shí)），外界數(shù)據(jù)通過引腳 RXD 串行輸入，數(shù)據(jù)的最低位首先進(jìn)入移位器，一幀接收完畢再并行送入緩沖器 SBUF 中，同時(shí)將接收濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 中斷標(biāo)志位 RI 置位，向 CPU 發(fā)出中斷請(qǐng)求。 CPU 響應(yīng)中斷后，并用軟件將 RI 位清除同時(shí)讀走輸入的數(shù)據(jù)。接著又開始下一幀的輸入過程。重復(fù)直至所有數(shù)據(jù)接收完畢。 在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中進(jìn)行通信時(shí)，當(dāng) CPU 要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將數(shù)據(jù)并行寫入發(fā)送緩存器 SBUF 中，同時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)由 TXD 引腳串行發(fā)送，當(dāng)一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完既發(fā)送緩沖器空時(shí)，由硬件自動(dòng)將發(fā)送中斷標(biāo)志位TI 置位，向 CPU 發(fā)出中斷請(qǐng)求。 CPU 響應(yīng)中斷后，用軟件將 TI 位清除，同時(shí)又將下一 幀數(shù)據(jù)寫入 SBUF 中，重復(fù)上述過程，直至所有數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。 串行口工作方式及幀格式 單片機(jī)串行口可以通過軟件設(shè)置四種工作方式： （ 1）方式 0 這種工作方式比較特殊，與常見的微型計(jì)算機(jī)的串行口不同，它又叫同步移位寄存器輸出方式。在這種方式下，數(shù)據(jù)從 RXD 端串行輸出或輸入，同步信號(hào)從 TXD 端輸出，波特率固定不變：為震蕩頻率的1/12。該方式是以 8 位數(shù)據(jù)為一幀，沒有起始位和停止位，先發(fā)送或接收最低位。 （ 2）方式 1 串行口采用該方式時(shí)，特別適合于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的異步通信。該方式規(guī)定發(fā)送或接收一個(gè)字符 10 位為一 幀，即一個(gè)起始位， 8 個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)停止位，波特率可以改變。 基于 ENC28J60 的以太網(wǎng)通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 25 （ 3）方式 2 采用這種方式可以接收或發(fā)送 11 位數(shù)據(jù)，以 11 位為一幀，比方式 1 增加了一個(gè)數(shù)據(jù)位，其余相同。第 9 個(gè)數(shù)據(jù)即 D8 位具有特別的用途，可以通過軟件來控制它，再加特殊功能寄存器 SCON 中的SM2 位的配合，可使單片機(jī)適用于多機(jī)通信。方式 2 波特率固定，只有兩種選擇：為振蕩頻率的 1/32 或