作者：西南交通大学 胡昌银 胡基士 来源：《单片机与嵌入式系统应用》

摘要：针对近年来工业现场设备愈来愈多的上网需求，提出一种利用intel嵌入式微处理器386ex设计智能以太网卡的技术方法。通过对系统硬件及软件的设计描述，说明利用此方案设计的智能以太扩展模块能够实现基于pc104总线的工业设备的快速上网需求。 关键词：pc104总线 嵌入式 微处理器 以太网 引言 近几年来，pc机技术向嵌入式应用领域渗透的步伐逐渐加大，嵌入式pc机以其超小的体积、极低的功耗散热，无需机箱和底板就可直接叠装组合成各种系统而受到用户的欢迎，因而具有巨大的应用潜力。早期的嵌入式pc机产品是基于8位和16位的isa总线的标准化母板的pc机，后来又开发出多种小型化嵌入式pc产品。当前，国际上小型化嵌入式pc产品中，较有代表性的当数pc104，其尺寸仅为9.14cm×9.65cm，不用插板和总线母板，模块之间采用层叠式封装。pc104与isa规范完全兼容。因此，用户能够充分利用目前被广泛认可的pc结构体系、现有的软硬件资源，提供自己的需求组合成更多的功能，开发出新型的pc104产品，以大大缩短产品开发周期及成本。 随着信息网络技术的发展，工业现场应用中往往存在大量的设备上网的需求。目前，为了实现网络化系统，工业设备都必须以网络终端的形式出现在系统中。由于工业控制系统设备的多样性和分布性，智能模块方式的嵌入式终端已成为主流设备控制方式，而这种网络终端大多用单片机或数字信号处理器来实现。在功能单一及性能要求不高的情况下，采用8位或16位的mcu往往满足了现场要求。随着硬件成本的降低及市场上需要更大功率、复杂而功能丰富的嵌入应用的增加，在嵌入式处理器的高端产品市场上，32位机器得到了很大的成长空间。典型的有advanced risc machines公司的arm系列、ibm及motorola公司的powerpc、silicon graphics公司的mips芯片等。intel公司也在它原有的x86系列中专门增加了一种产品系列386ex，其软件与其它x86微处理器保持完全一致。基于此，本文提出了一种利用intel 386ex嵌入式微处理器设计智能以太网扩展模块np104的方法。利用此模块，可以实现工业现场应用中基于pc104或工业pc的智能电子设备快速上网的需求。

1 基本组成及功能概述 np104是一款支持pc104总线的智能以太网扩展模块。np104占用pc104总线（或isa总线）上的一段存储器空间（约4kb），通过高速双口ram与主系统交换数据。np104智能网络扩展模块的主要功能包括以下两方面：实时接收系统cpu提交的数据，按照tcp/ip协议进行封装，通过板的以太网控制接口发往目的地；自动接收网络上发来的数据，并进行解包得到应用数据，放入双口ram供系统cpu读取。 np104主要针对基于pc104或工业pc的智能电子设备，需要快速实现设备网络化的应用领域而设计的。由于是通过双口ram与系统cpu交换数据，客户只需在现有设备中加插1张np104板卡，在程序中增加简单的几行代码，即可实现通过网络传送数据的目的，最大限度地缩短新产品的入市时间。另外，np104支持doc2000大容量电子盘，可实现嵌入式web服务器等高级网络应用。 图1是np104的硬件功能框图。从图1可知，np104是一个基于intel 386ex的完整嵌入式系统，其主要技术指标如下： *仅使用pc104的xt总线部分，可与所有pc104主板或带pc104接口的工控pc主板配合使用； *系统cpu对np104上的双口ram读写速度不低于500 kb/s，保证pc104读写速度不影响网络传输速度； *np104上386ex的工作时钟为40mhz，一般指令周期100ns，满足绝大部分应用的需求；