单片机以太网操控芯片W7100A数据手册（一）

W7100A iMCU是一个单片机以太网嵌入式操控芯片，它的的结构是：内嵌8051单片机 + TCP/IP协议栈 + 10/100 高速以太网络MAC/PHY

W7100A 是 W7100 的升级版。它增加了一些新功用，如回忆确认功用(Memory Lock)、休眠形式、最高支撑16M字节外部存储空间、特别功用寄存器(SFR)和GPIO上拉/下拉的操控(Pull-Up/Down Control)。还有64QFN封装可供小型嵌入式设备运用.

今日给我们介绍一下W7100A的结构以及存储器的部分。

概述

1.1简介

iMCU W7100A是一个调集了8051兼容微处理器内核,64K的SRAM以及高性能的硬件的TCP/IP协议栈内核的单片式以太网解决方案, 具有很高的体现才能、履行才能,以及易移植、易开发等特色。

W7100A网络单片机的TCP/IP内核是一个久经商场检测的全硬件TCP/IP协议栈,其集成了以太网的MAC和PHY。硬件的TCP/IP协议栈支撑TCP、UDP、IPv4、ICMP、ARP、IGMP和PPPoE,而且已经在多年的很多运用中得以证明,成为了一项十分老练的技能。

1.2 W7100A的特色

• 与规范8051微处理器彻底兼容

• 运转速度比规范8051快4~5倍

• 内嵌10/100Mbps以太网物理层

• 设休眠形式以减低功耗

• 全硬件TCP/IP协议栈: TCP、UDP、IPv4、ICMP、ARP、IGMP、PPPoE和Ethernet

• 支撑主动握手(全双工/半双工形式)及主动极性改换(MDI/MDIX)

• 支撑ADSL衔接 (支撑与PAP/CHAP验证形式下的PPPOE协议)

• 支撑8个独立SOCKET一起通讯

• 32K字节高速内部TCP/IP数据处理缓存

• 多功用LED信号输出（TX、RX、全双工/半双工，IP抵触、衔接及速度等指示）

• 不支撑IP分段

• 双数据指针（DPTR），可用于快速存储器块拜访

○先进的INC和DEC形式

○ 主动切换当时DPTR

• 64K字节内部RAM

• 255字节内部数据Flash、64K字节内部程序Flash、2K字节内部Boot ROM

• 最高支撑16M字节外部存储空间

• 中止操控器

○ 2个优先级別

○ 4个外部中止

○ 1个看门狗中止

• 4个8位I/O口

• 3个守时/计数器s

• 1个全双工UART

• 可编程看门狗守时器

• 供给DoCD™调试单元

• 高耐产品

○ 至少100，000次程序读写周期

○ 至少10年的数据贮存才能

1.37100A的结构图和特色

图1.1显现W7100A的内部结构图，如下阐明晰具体的结构功用:

ALU– 在履行指令的过程中担任算术和逻辑运算。它包括累加器(ACC)、程序状况字(PSW)、B寄存器和相关的逻辑，如算术单元、逻辑运算单元、乘法器和除法器。

SFR–特别操控寄存器的拜访。它包括规范和用户界说的寄存器和相关的逻辑。运用一切直接寻址形式指令，能够快速拜访用户界说的外部设备(包括读、写或修正)。

1.3.1ALU(算术逻辑单元)

W7100A是与规范的8051单片机兼容的,并保持一切指令助记符和二进制的兼容性。W7100A结合了许多杰出的规划,然后增强功用,使得W7100A的单片机能够高速地履行指令。

在W7100A单片机里的ALU担任履行很多的数据操作。它是由一个8位的算术逻辑单元(ALU)、一个ACC(0XE0)寄存器、一个B(0xF0)寄存器和PSW(0xD0)寄存器所组合而成。

ACC(0xE0)

图1.2 累加器ACC寄存器

B寄存器在乘法和除法运算过程中运用。在其他情况下,该寄存器可被用作为SFR运用。

B(0xF0)

图1.3 B寄存器

ALU首要担任算术运算,如加法、减法、乘和法除法运算,还进行其它操作,如递加、递减、BCD十进制加调整和比较。逻辑单元运用”AND”、”OR”、”Exclusive OR”、”Complement”或”Rotation”来进行不同的操作。布尔处理器首要担任”位”的操作,如”set”、”clear”、”complement”、”jump-if-not-set”、”jump-if-set-and-clear”和 “move to/from carry”。

PSW(0xD0)

图1.4 程序状况字寄存器

图1.5 PSW寄存器

PSW寄存器包括的位,能够反映出MCU的当时运转状况。

1.3.2TCPIP内核

图1.6 TCPIP内核结构图

以太网物理层(PHY)

W7100A包括了一个10BaseT/100BaseTX的以太网物理层。它支撑全双工/半双工形式、主动握手和动极性改换(MDI/MDIX)。它还支撑6个网络指示信号灯,如传送、接纳、全双工/半双工形式、网络沖突、网络衔接和网络速度。

TCPIP引擎

TCPIP引擎是根据WIZnet技能的硬件逻辑网络协议。

• 802.3 Ethernet MAC (以太网介质拜访操控)

它操控以太网CSMA/CD(载波监听、多点接入、抵触检测)的拜访。这协议是以48位源/意图MAC地址为根底。

• PPPoE (以太网上的点对点协议)

这完成在以太网上的点对点服务的协议技能。在传输时,它把有效载荷(点对点数据帧)封装在以太网帧内,然後在接纳时把点对点帧解开。 PPPoE支撑与PPPoE服务器以及PAP//CHAP认证进行点对点通讯。

• ARP (地址解析协议)

ARP是一种以经过运用IP地址来解析MAC地址的协议。它与对端交流ARP应对和ARP恳求,来确认相互的MAC地址。

• IP (互联网协议)

该协议运用于IP层以供给数据通讯。因它并不支撑IP分段,所以是不可能接纳分段的数据包。除TCP或UDP外,支撑其他一切的协议名。而在TCP或UDP的形式下,会运用硬件TCPIP协议栈。

• ICMP (互联网操控信息协议)

ICMP供给互联网操控信息,如无法抵达意图地等。当接纳到一个PING恳求的ICMP数据包时,一个PING答复的%&&&&&%MP数据包就被发送。

• IGMPv1/v2 (互联网分组办理协议 – 版别1/2)

该协议处理IGMP的信息,如参加/脱离分组等。IGMP只在UDP多播形式下收效。它只支撑IGMP版别1和2的逻辑,当运用较新版别的IGMP时,需要以手动方法在IP层完成。

• UDP(用户报文协议)

该协议支撑在UDP层的数据通讯,还支撑如单播、多播和播送等的用户报文。

• TCP(传输操控协议)

该协议运用于TCP层以供给数据通讯。它能支撑TCP服务器和TCP客户端形式。

1.4引脚阐明

1.4.1引脚分配

封装类型: LQFP 100

图1.7 W7100A – LQFP100引脚散布

封装类型: QFN 64

图1.8 W7100A – QFN64引脚分配

1.4.2引脚阐明

下表描绘了引脚的功用。一切引脚都是單向的,没有三态输出引脚和内部信号。

1.4.1 装备

1.4.2 守时器

1.4.3UART

1.4.4DoCD™可兼容调试器

1.4.5中止/时钟

1.4.6GPIO

注:用户能够经过PxPU/PxPD SFR操控GPIO I/O的驱动电压。

注:在这种情况下,GPIO 0~3可用于传输外部存储地址和数据。有关详情请参阅2.3″外部数据存储器拜访”。