原创 单片机以太网控制芯片W7100A数据手册(一)

W7100A iMCU是一个单片机以太网嵌入式控制芯片，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。它增加了一些新功能，如记忆锁定功能(Memory Lock)、休眠模式、最高支持16M字节外部存储空间、特别功能寄存器(SFR)和GPIO上拉/下拉的控制(Pull-Up/Down Control)。另有64QFN封装可供小型嵌入式装置使用.

今天给大家介绍一下W7100A的结构以及存储器的部分。

概述

1.1       简介

iMCU W7100A是一个集合了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, 具有很高的表现能力、执行能力,以及易移植、易开发等特点。

W7100A网络单片机的TCP/IP内核是一个久经市场考验的全硬件TCP/IP协议栈,其集成了以太网的MAC和PHY。硬件的TCP/IP协议栈支持TCP、UDP、IPv4、ICMP、ARP、IGMP和PPPoE,并且已经在多年的众多应用中得以证明,成为了一项非常成熟的技术。

1.2 W7100A的特点

• 与标准8051微处理器完全兼容

• 运行速度比标准8051快4~5倍

• 内嵌10/100Mbps以太网物理层

• 设休眠模式以减低功耗

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

• 支持自动握手(全双工/半双工模式)及自动极性变换(MDI/MDIX)

• 支持ADSL连接 (支持与PAP/CHAP验证模式下的PPPOE协议)

• 支持8个独立SOCKET同时通讯

• 32K字节高速内部TCP/IP数据处理缓存

• 多功能LED信号输出（TX、RX、全双工/半双工，IP冲突、连接及速度等指示）

• 不支持IP分段

• 双数据指针（DPTR），可用于快速存储器块访问

○先进的INC和DEC模式

○ 自动切换当前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

• 最高支持16M字节外部存储空间

• 中断控制器

○ 2个优先级別

○ 4个外部中断

○ 1个看门狗中断

• 4个8位I/O口

• 3个定时/计数器s

• 1个全双工UART

• 可编程看门狗定时器

• 提供DoCD™调试单元

• 高耐产品

○ 至少100，000次程序读写周期

○ 至少10年的数据储存能力

1.3   7100A的结构图和特点

图1.1显示W7100A的内部结构图，如下说明了详细的结构功能:

ALU – 在执行指令的过程中负责算术和逻辑运算。它包含累加器(ACC)、程序状态字(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 –特殊控制寄存器的访问。它包含标准和用户定义的寄存器和相关的逻辑。使用所有直接寻址模式指令，可以快速访问用户定义的外部设备(包括读、写或修改)。

1.3.1   ALU(算术逻辑单元)

W7100A是与标准的8051单片机兼容的,并维持所有指令助记符和二进制的兼容性。W7100A结合了许多良好的设计,从而增强功能,使得W7100A的单片机能够高速地执行指令。

在W7100A单片机里的ALU负责执行大量的数据操作。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使用。在其他情况下,该寄存器可被用作为SFR使用。

B(0xF0)

图1.3 B寄存器

ALU主要负责算术运算,如加法、减法、乘和法除法运算,还进行其它操作,如递增、递减、BCD十进制加调整和比较。逻辑单元利用"AND"、"OR"、"Exclusive OR"、"Complement"或"Rotation"来进行不同的操作。布尔处理器主要负责"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 程序状态字寄存器

图1.5 PSW寄存器

PSW寄存器包含的位,可以反映出MCU的当前运行状态。

1.3.2   TCPIP内核

图1.6 TCPIP内核结构图

以太网物理层(PHY)

W7100A包含了一个10BaseT/100BaseTX的以太网物理层。它支持全双工/半双工模式、自动握手和动极性变换(MDI/MDIX)。它还支持6个网络指示信号灯,如传送、接收、全双工/半双工模式、网络沖突、网络连接和网络速度。

TCPIP引擎

TCPIP引擎是基于WIZnet技术的硬件逻辑网络协议。

• 802.3 Ethernet MAC (以太网介质访问控制)

它控制以太网CSMA/CD(载波监听、多点接入、冲突检测)的访问。这协议是以48位源/目的MAC地址为基础。

• PPPoE (以太网上的点对点协议)

这实现在以太网上的点对点服务的协议技术。在传输时,它把有效载荷(点对点数据帧)封装在以太网帧内,然後在接收时把点对点帧解开。 PPPoE支持与PPPoE服务器以及PAP//CHAP认证进行点对点通信。

• ARP (地址解析协议)

ARP是一种以通过使用IP地址来解析MAC地址的协议。它与对端交换ARP应答和ARP请求,来确定互相的MAC地址。

• IP (互联网协议)

该协议应用于IP层以提供数据通信。因它并不支持IP分段,所以是不可能接收分段的数据包。除TCP或UDP外,支持其他所有的协议名。而在TCP或UDP的模式下,会使用硬件TCPIP协议栈。

• ICMP (互联网控制信息协议)

ICMP提供互联网控制信息,如无法到达目的地等。当接收到一个PING请求的ICMP数据包时,一个PING答复的ICMP数据包就被发送。

• IGMPv1/v2 (互联网分组管理协议 - 版本1/2)

该协议处理IGMP的信息,如加入/离开分组等。IGMP只在UDP多播模式下生效。它只支持IGMP版本1和2的逻辑,当使用较新版本的IGMP时,需要以手动方式在IP层实现。

• UDP(用户报文协议)

该协议支持在UDP层的数据通信,还支持如单播、多播和广播等的用户报文。

• TCP(传输控制协议)

该协议应用于TCP层以提供数据通信。它能支持TCP服务器和TCP客户端模式。

 1.4     引脚说明

1.4.1         引脚分配

封装类型: LQFP 100

图1.7 W7100A - LQFP100引脚分布

封装类型: QFN 64

图1.8 W7100A - QFN64引脚分配

1.4.2   引脚说明

下表描述了引脚的功能。所有引脚都是單向的,没有三态输出引脚和内部信号。

1.4.1 配置

1.4.2 定时器

1.4.3   UART

继续阅读请登录

http://blog.iwiznet.cn/?p=4157

WIZnet中文官方网站：http://www.iwiznet.cn/

WIZnet企业官方微博：http://e.weibo.com/wiznet2012/