原创 IP2012/IP2022简介

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    毋庸置疑，科技的发展带动人类的进步，网络承载着信息的传播。尤其进入九十年代以后，电子自动化技术的发展给电子系统设计带来了革命性的变化。传统的通用TTL、CMOS器件+连线的设计方法开始逐步退出历史舞台，而基于芯片的设计方法已成为主流。IP2000系列无线网络处理器作为Ubicom公司推出的新一代产品，有其不能被其它网络处理器所替代的优点。可以在一块芯片上支持通信物理层、因特网协议堆栈，特定设备应用和特定设备的外设软件模块，并可在因特网上重构。用户可使用预测创建软件模块和配置工具对它进行编程，再编程，从而可为各种设备间和人机间的通信创建真正的单片式网络应用方案。芯片上的硬件串化器/解串器（SerDes）可实现高速串行接口，而这些全双工串化器/解串器可直接与各种常用网络接口连接，可实现片内10BaseT以太网（MAC和PHY），USB,GPSI,SPI,UART等各种快速串行协议。IP2012/IP2022工作频率极高，且大多数指令为单周期执行指令，其吞吐量能满足各种新型网络连通应用的要求，且闪存程序允许在线和离线重编程。IP2012/IP2022以软件模块形式实现大多数外设通信和控制功能，代替传统硬件而具有更大的系统灵活性，而且这种方法可根据需要提供极快又便宜的产品设计，既快又简单的重构以适应市场需求和工业标准的变化。相信不久的将来能广泛应用于计算机及各种通讯设施中。

       IP2012/IP2022网络处理器指令系统是RISC结构的精简指令集，是一种简明易掌握、效率高的指令系统，共有83条功能强大的指令，包括算术和移位指令（41条）、逻辑指令(11条)、数据传送指令（31条）、程序控制指令（8条）、系统控制指令（13条）以及位指令（4条）。大多数指令都是单时钟周期执行指令，且都是16字节固定长度指令。

由于IP2000系列产品还处于被广泛接受的过程中，它的发展还不能象单片机一样完善，虽然厂家提供芯片的同时也出售编译器，但昂贵的价格使很多有兴趣的开发者望而却步，在一定程度上限制了它的发展。

IP2012/IP2022执行的是加强的哈佛结构（如独立的指令数据存储），它有独立的地址和数据总线，16位的程序寄存器和8位的数据双通道寄存器使取指和数据操作并行进行。这种结构的优点是指令的读取和内存的转移可以通过一个多级的通道交叠进行，所以当前指令在执行时程序寄存器可以读取下一个指 令，并且还可以进行数据操作。支持单片组网方案；快速处理核心；64KB闪存，16KB静态数据/程序存储器，4KB静态数据存储器；两个串化器/解串器单元（IP2012仅一个）；支持PHYS；工作频率：IP2022—120/160MHz,IP2012—120MHz；高速数据包处理；支持传统硬件和软件功能；改进的RISC处理器；运行时可自编程。

Ubicom公司已经研制了一个革命性的以精减指令集为基础的结构，确定而无波动，且完全可以再编程，提供4个通道（取指，编码，执行，写回）。最大工作频率160MHz下，指令以每6.25ns时钟周期一条的速度执行。

    两个全双工方式的串化器/解串器单元（IP2012有一个）

    －－支持10Base-T,GPSI,SPI,UART,USB协议

    －－两个通道用于协议互联

    －－每个串化器/解串器上10Base-T以太网

    4个线性反馈移位寄存器

    产生/校验CRC

    数据处理，加密等硬件功能可支持多种网络协议和物理层存储器包括64KB片内闪存程序、16KB片内程序/数据存储器、4KB片内线性地址数据存储器、可自编程（读、写、可擦除）及最大地址可达2MB的外部存储器。

CPU寄存器包括7个8位寄存器，7个16位寄存器，1个24位寄存器。专用寄存器和前128个数据存储单元可由直接寻址方式存取，操作数的独立地址由指令来编码。余下的3840字节数据存储单元则须由间接寻址或带偏移量的间接寻址方式存取。间接寻址指针为一个16位寄存器，但偏移量的间接寻址指针为2个16位寄存器。

程序寄存器以8k页为单元。INTVECH/INTVECL,IPCH/IPCL,PCH/PCL寄存器或堆栈中的程序存储器地址为字地址。当设计程序存储单元时，GNU软件工具要求字节地址。加载到ADDRX/ADDRH/ADDL寄存器中的地址是字节地址 。程序寄存器存放要执行的16位指令地址。低8位存放在PCL寄存器中，写入PCL寄存器会导致跳转到PCH和PCL寄存器指定的16位地址。

IP2012/IP2022片内外设包括52个管脚I/O端口（IP2012:48个）、 看门狗定时器、实时定时器、2个带有比较和捕获寄存器的多功能16字节定时器、2个实时8bit定时器、2个串化器/解串器单元、4个线性移位寄存器、10bit8通道数模转换器、模拟比较器、并行从动外围接口、外部静态存储器接口、有一个可由软件重新编程的中断向量，集成电路外围设备和8种外部输入可产生中断。IP2000系列产品可通过一个四线SPI接口对系统内Flash和RAM进行编程，这使得在集成电路上编程和重新编程很容易。另外，Flash在运行时也可通过软件对它编程，如存储诸如电话号码制来的用户数据或从因特网上上传或下载软件升级包。片内硬件还包括一个同步逻辑，8通道10bit数模转换器，通用定时器，单周期乘法器，模拟比较器，线性反馈移位寄存器单元，外部存储器接口（仅对ip2022），并行从动端口，节电模式电源电压监测器，看门狗定时器，低功率支持，多元唤醒功能，用户可选的时钟模式，高电流输出和52个通用I/O管脚（IP2012有48个）。

IP2012/IP2022指令存放在32k×16Flash或8k×16RAM中。PCH和PCL寄存器一起构成一个16位程序寄存器。PCH只读，PCL寄存器可执行查询表。IP2012/IP2022由一系列算术逻辑运算实现强大的加载精简指令集，包括有符号和无符号8位整数与16位乘法。CPU在128个专用寄存器，128个全局寄存器和3840字节数据存储器中对数据操作。专用寄存器对CPU和外设实现控制和状态功能。全局寄存器和数据存储器可实现软件要求的任何功能，它们之间唯一的区别是128个全局寄存器（地址：0X080～0X0FF）可直接寻址。剩下的3840字节数据存储器必须间接或带偏移量间接寻址。IPH/IPL寄存器是存放间接寻址的指针，DPH/DPL和SPH/SPL分别存放间接，带偏移量间接寻址的指针。指针内9位字段称位“FR”字段，指定寻址方式，地址或地址偏移量。

利用Ubicom公司的IP2012/2022网络处理器，可在一块芯片上支持通信物理层、因特网协议堆栈，特定设备应用和特定设备的外设软件模块，并可在因特网上重构。用户可使用预测创建软件模块和配置工具对它进行编程，再编程，从而可为各种设备间和人机间的通信创建真正的单片式网络应用方案。由芯片上的硬件串化器/解串器（SerDes）可实现高速串行接口，而这些全双工串化器/.解串器可直接与各种常用网络接口连接，可实现片内10BaseT以太网（MAC和PHY），USB,GPSI,SPI,UART等各种快速串行协议。IP2012/IP2022工作频率极高，且大多数指令为单周期执行指令，其吞吐量能满足各种新型网络连通应用的要求，且闪存程序允许在线和离线重编程。IP2012/IP2022以软件模块形式实现大多数外设通信和控制功能，代替传统硬件而具有更大的系统灵活性，而且这种方法可根据需要提供极快又便宜的产品设计，既快又简单的重构以适应市场需求和工业标准的变化。