基于ENC424J600的以太网与串行接口转换技术

3 系统软件设计
软件的设计主要是移植LwIP协议栈，添加各串行通信接口的初始化程序，编写网络控制器底层驱动，编写上层应用程序。
3．1 网络控制器底层驱动实现过程
网络控制器底层驱动初始化程序放在low_level_init函数中，整个过程为：初始化SPI1接口，对网络控制器进行系统复位；设置发送、接收缓冲区指针；初始化PHY层为100 Mbase全双工模式，使能接收中断。网络控制器底层发送程序放在low_level_output函数中，整个过程为：将以太网包拷贝至SRAM buffer，设置发送起始地址；发送帧长，置高TXRTS位使能发送，直到TXRTS被硬件清零才能进行第二次发送。网络控制器接收程序放在low_level_input函数中，当接收中断发生时系统通过上层应用程序调用low_level_input函数。该函数主要内容为：读取PKTIF位以确定是否有以太网帧等待接收；设置接收指针地址，读取该帧的前8个字节，其中前两个字节为下一帧接收地址，第3、4个字节为这一帧的长度，申请当前帧长的缓冲区，将接收数据读入缓冲区，置高PKTDEC为下一帧接收做准备。
3．2 LwIP协议栈分析
LwIP协议栈可以在无操作系统的软件平台下移植，LwIP实现的重点是在保持TCP／IP协议主要功能的基础上减少对RAM的占用，因此它也适合在中低端的嵌入式系统中应用。LwIP主要是完成IP层和TCP／UDP数据传输层的任务，它与底层网络控制器的接口主要体现在etherneti f．c函数中。在以太网帧的接收过程中以太网数据包通过底层接收程序传至IP层，IP层判断是TCP数据包还是UDP数据包，送至相应数据传输层处理，数据传输层再将收到的数据传至用户应用程序。在以太网帧的发送过程中，用户程序选择是通过UDP还是TCP发送数据包，将数据包送至相应的传输层，再传至IP层，IP层再将数据传至底层，发送程序将数据发送出去。
3．3 系统软件流程
系统软件流程如图5所示。

软件主要完成初始化、等待接收以太网帧、通过串行接口将数据帧发送出去的任务。初始化包括创建netif网络接口、SPI1接口、网络控制器的PHY层、MAC层，使能接收中断、初始化TCP服务器端。初始化完成后，等待上位机软件TCP的客户端与底层软件的TCP服务器端建立连接。连接建立后整个系统就循环等待接收TCP客户端发送的以太网数据帧，当有以太网数据帧到达时，产生接收中断，接收到的数据帧从PHY层传到MAC层，再传到IP层，最终传到TCP层进行数据接收处理。应用程序收到处理过的以太网数据帧，处理相应的数据，根据数据传递的信息通过SPI2或CAN总线串行通信接口将信息发送出去，以实现相应的控制功能。