以太网控制器ENC28J60编程要点

1、摘要：在嵌入式系统中，以太网控制器通常也是研究热点之一，MicroChip 公司的ENC28J60在嵌入式系统中应用价值较高，该芯片集成了MAC控制器和PHY，使用SPI接口，适合在引脚资源比较紧张的嵌入式系统中加入以太网连接功能，本文主要介绍了MicroChip 公司的ENC28J60控制器的初始化及其编程相关的注意和要点，并针对开发中可能遇到的一些问题进 行了探讨。关键字：ENC28J60 编程1. 以太网数据缓冲区（8K）读写/地址控制REG的相关作用：注意，这些REG除EPKTCNT 外都为16bits,以太网数据缓冲区地址为：0000h1FFFh1）.ERDPT（分为H/L两个）MC

2、 U读缓冲器指针：-手册P28,MCU 读取缓冲区数据时，每次实际读取的地址由该REG保存.2）.EWRPT（分为H/L两个）MCU写缓冲器指针：-手册P29,MCU 向缓冲区写入数据时，每次实际写入的地址由该REG保存.3）.ERXRDPT（ 分为H/L两个）接收读指针：-手册P17,P33, 定义禁止接收硬件写入的 FIFO 中的位置。 在正常操作中，接收硬件 （指网 络接口方向）将数据顺序写入，直到 ERXRDPT 所指单元（不包括该单元）。注意 ，该REG与释 放缓冲区的空间操作相关.4）.ERXWRPT（ 分为H/L两个）接收写指针：-手册P17,P33, 定义接收硬件收到的数据写入

3、的FIFO中的具体位置。在正常操作中，接收硬件（指网络接口方向）将数据顺序写入 ERXWRPT所指单元。注意，该REG为”只读”且与释放 缓冲区的空间操作相关.5）.ETXST（分为H/L两个）发送缓区起始地址：-手册P17,在整个以太网数据缓冲区中，定义待发送数据区的首地址6）.ETXND（分为H/L两个）发送缓区结束地址：-手册P17,在整个以太网数据缓冲区中，定义待发送数据区的尾地址7）.ERXST（分为H/L两个）接收缓区起始地址：-手册P17,在整个以太网数据缓冲区中，定义接收硬件可以写入数据的缓冲区首地址8）.ERXND（分为H/L两个）接收缓区结束地址：-手册P17,在整个以太网

4、数据缓冲区中，定义接收硬件可以写入数据的缓冲区尾地址9）.EPKTCNT（8bits）以太网数据包计数器：-手册P43,P45,当硬件允许的时候，每次收满一个以太网数据包 （64bytes） 时,EPKTCNT +1, 最大值为255,此时不论缓冲是否还有空闲也不再接收数据.每次前移ERXRDPT（即释放接收缓冲区操作）后,EPKTCNT-1,最小值为0.注意:在以上9个REG中,名称中带有” X”的规定的地址都是给以太网接收器使用的（即:从以太网一侧访问8K缓存），只有ERDPT和EWRPT是MCU通过SPI接口访问8K缓冲区用的.访问 的关系如下图：其中ERXWRPT 和ERXRDPT可以

5、指向同一地址，应为ENC28J60 接收时会从 ERXWRPT指向的地址一直写到 ERXRDPT指向的地址前一个空间 （即手册所谓的”不包括ERXRDPT指向 的单元”）此时整个接收缓冲区全部可用.8K空间中，实际用来进行发送缓冲的空间由寄存器组ETXST和ETXND确定，实际用来进行接受缓冲的空间由寄存器组ERXST和ERXND确定.显然,8K空间中可以多余一些什么也不用的位置2. MII 和PHY寄存器的操作：PHY寄存器负责对 PHY接口的配置,MCU不能直接从SPI接口访问这些 REG,但是主控可以通 过MAC组的一组特殊控制 REG来访问PHY控制寄存器,MAC组中的这些特殊的控制

6、REG即 称为Mil接口寄存器.对MCU而言,不会有直接访问 PHY的可能,所有的PHY操作都必须经过 Mil寄存器来完成.还需 注意,PHY有部分为16bits,写入的时候必须先写低 8bits,当写入高8bits的时候控制的设定将 立即起效.3. 控制器结构和初始化过程MCUCmrrt忖II召f10 Mbpis Eth&rnot初始化的过程应该是：初始化 ETH组REG-> 初始化 MAC 组REG-> 通过Mil初始化 PHY 组REG(需要查询 硬件稳定)Stepl :ETH组控制寄存器初始化1) .EIE初始化-手册P67,以太网中断允许控制主控SPI写控制REG

7、(WCR),发岀2byte,REG 地址0h1b,数据为：0b01011011+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据)2) . EIR 查询-手册P68,以太网中断状态获取主控SPI读控制 REG(RCR),发岀2byte, REG 地址0h1C,数据为：0b01011100+0bXXXXXXXX(X为了保持 SPCK 发岀的无效数)读取的有效数据在 SPI发送的第二个有效字节返回.3) .ESTAT 查询-手册P66,获得PHY就绪状态(以及以太网的各种错误状态)主控SPI读控制 REG(RCR),发岀2byte, REG 地址0h1D,数据为：0b01011101+0bXXXXXX

8、XX(X为了保持 SPCK 发岀的无效数 )读取的有效数据在 SPI发送的第二个有效字节返回.4) .ECON2 初始化-手册P16,IC节能控制，数据包指针寄存器控制主控SPI写控制REG(WCR),发岀2byte,REG 地址0h1E,数据为：0b01011110+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据)5) .ECON1 初始化-手册P15,特别注意其中对 BANK03的选择位，写不同的控制 REG需要多次改变 BankO3的选择.-手册P16,IC节能控制，数据包指针寄存器控制主控SPI写控制REG(WCR),发岀2byte,REG 地址Oh1F,数据为：0b01011111+0

9、bAAAAAAAA(A-8bits实际数据)6) .ERXFCON接收过滤器初始化-手册P48,首先需要写EC0N1 ,选择访问Bankl ，此后主控SPI写控制REG(WCR),发岀2byte,REG 地址0h18,数据为：0b01011000+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据)Step2 :ETH组地址寄存器初始化1) .寄存器组 ETXST 和ETXND 就位-定义发送缓冲区范围ETXSTL/H主控 SPI 写控制 REG(WCR), 发岀 4byte,REG 地址 0h04(L),0h05(H), 数据为：0b01000100+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,

10、ETXSTL)0b01000101+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,ETXSTH)ETXNDL/H主控 SPI 写控制 REG(WCR), 发岀 4byte,REG 地址 0h06(L),0h07(H), 数据为：0b01000110+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,ETXNDL)0b01000111+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,ETXNDH)2) .寄存器组 ERXST 和ERXND 就位-定义接收缓冲区范围ERXSTL/H主控 SPI 写控制 REG(WCR), 发岀 4byte,REG 地址 0h08(L),0h09(H), 数据为：0b01

11、001000+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,ERXSTL)0b01001001+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,ERXSTH)ERXNDL/H主控 SPI 写控制 REG(WCR), 发岀 4byte,REG 地址 OhOa(L),OhOb(H), 数据为：0b01001010+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,ERXNDL)0b01001011+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,ERXNDH)3) . ERXWRPT 和口 ERXRDPT 就位-注意其范围要随应用中定义的数据帧的大小变化，且每次处理完接收以后要操作ERXRDPT释放空间.

12、ERXWRPTL/H主控 SPI 写控制 REG(WCR),发岀 4byte,REG 地址 OhOC(L),OhOD(H), 数据为：0b01001100+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,ERXRDPTL)0b01001101+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,ERXRDPTH)注意：初始化时，ERXWRPTL/H一般取等于 ERXSTL/HERXRDPTL/H主控 SPI 写控制 REG(WCR), 发岀 4byte,REG 地址 OhOE(L),OhOF(H), 数据为：0b01001110+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,ERXRDPTL)0b01

13、001111+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,ERXRDPTH)注意：ERXRDPT 与ERXWRPT 的差值应该大于 1个以太网数据帧的长度,如果ERXRDPT=ERXWRPT则整个接收缓冲区可以连续使用4) .根据MCU从以太网接收数据的需要,ERDPT就位ERDPTL/H主控 SPI 写控制 REG(WCR),发岀 4byte,REG 地址 OhOO(L),OhO1(H), 数据为0b01000000+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,ERDPTL)0b01000001+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,ERDPTH)5) .根据MCU向以太网发送数

14、据的需要,EWRPT就位EWRPTL/H主控 SPI 写控制 REG(WCR),发岀 4byte,REG 地址 0h02(L),0h03(H), 数据为0b01000010+0bAAAAAAAA(A-8bits0b01000011+0bAAAAAAAA(A-8bitsStep3 :MAC组寄存器初始化(注意:MAC组寄存器映射在Bank2/3.实际数据,EWRPTL)实际数据,EWRPTH)访问前需要调整 ECON1 中的BSEL0/1)如果初始化发生在上电复位之后，初始化前必须查询 ESTAT.CLKRDY( 手册P33)MAC寄存器的初始化顺序不重要，一般按照(手册P34)说明的顺序：1)

15、 .MACON2.MARST位清0 MAC 初始化退岀.主控SPI写控制 REG(WCR), 发岀2byte,REG 地址0h01(Bank2)数据为：0b01000001+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据)2) .MACON1初始化-MARXEN 位置1使能 MAC 接收.-启动全双工方式，TXPAUS 和RXPAUS位置1.主控SPI写控制 REG(WCR), 发岀2byte,REG 地址0h00(Bank2)数据为：0b01000000+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据)3) .MACON3 初始化-将PADCFG.TXCRCEN. 和FULDPX 位置1,使能帧

16、自动填充，使能自动 CRC生成.(要注意其 中FRMLNEN位的使用).主控SPI写控制 REG(WCR), 发岀2byte,REG 地址0h02(Bank2)数据为：0b01000010+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据)4) .MACON4一般保持默认值5) .MAMXFL(16bitsREG,分为 H/L 两部分)就位-确定网络帧的最大字节数(暂定义应用中的帧长度都为64bytes).数据为主控 SPI 写控制 REG(WCR),发岀 4byte,REG地址(Bank2)0h0A(L),0h0B(H),0b01001010+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,MAM

17、XFLL)0b01001011+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,MAMXFLH)6) .MABBIPG 就位-背对背包时间间隔就位，全双工时置入值固定为15h主控SPI写控制 REG(WCR), 发岀2byte,REG 地址0h04(Bank2)数据为：ObO1OOO1OO+ObOOO1O1O17) .MAIPGL 就位-非背对背包时间间隔就位，全双工时置入值固定为12h(L)和0Ch(H)主控 SPI 写控制 REG(WCR),发岀 4byte,REG 地址(Bank2) 0h06(L)0h07(H) 数据为：0b01000110+0b00010010(MAIPGLL)0b01

18、000111+0b00001100(MAIPGLH)注意：正常使用时，应该米用全双工方式，此时MACLCON1/2 可保持默认值8).MAC 地址就位(映射在Bank3)-将6字节的MAC地址写入寄存器组:MAADR0MAADR5.主控 SPI 写控制 REG(WCR), 发岀 6byte,REG 地址(Bank3) 0h000h05 数据为：0b01000000+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,MAADR1)0b01000001+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,MAADR0)0b01000010+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,MAADR3)0b01

19、000011+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,MAADR2)0b01000100+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,MAADR5)0b01000101+0bAAAAAAAA(A-8bits实际数据,MAADR4)Step4 :PHY组寄存器初始化注意：如果初始化发生在上电复位之后,初始化前必须查询ESTAT.CLKRDY( 手册P33)(注意:PHY组寄存器的 Mil接口 REG映射在Bank2,访问前需要调整 ECON1中的BSEL0/1)与PHY相关的Mil寄存器共有6个分别是：MICON 手册 P21,MII 控制 REGMICMD 手册 P21,MII 命令

20、REGMIREGADR 手册 P19,PHY 访问地址 REGMIWRL/H 手册P19,PHY 写数据REG高/低,注意，该REG组必须先写入 L再写入H,写入H 会触发Mil控制事件.MIRDL/H 手册P19,PHY 读数据REG高/低.在读之前应将 MICMD 的MIIRD 位置1,这样可 以触发PHY事件且使 MISTAT.BUSY =1,当Mil获得了 PHY值以后,MIIRD 不会自动清 0.所 以在查询MISTAT.BUSY =0以后要手动清 0.MISTAT 手册P22,MII 状态REG,反映PHY的状态,在读/写PHY之前应该先查询此 REG当 MISTAT.BUSY =

21、0时才可以进行操作.根据手册P38, 一般只需要配置 3个PHY模块并且要查询 PHY的工作状态1).PHCON1的手动操作-虽然可以通过外接 LED的方式确定半双工/全双工方式，但是手工设置 PHC0N1.PDPXMD 位 的值是更加安全的方法，同时也要手工修改 MAC0N3中的FULDPX位.-PHY 地址OOh,通过Mil操作时,流程在手册 P19主控 SPI 写控制 REG(WCR), 发岀 2byte*3, 给 MIREGADR,MIWRL/H 3 个 REG地址(Bank2 )0h14(MIREGADR),0h16(MIWRL),0h17(MIWRH),数据为：0b01010100

22、+0b00000000(00h)0b01010110+0bAAAAAAAA(实际数据一L字节应该是写入0b01010111+0b00000000(实际数据，在这里发出的数据无效写入后,MII字节 1 MIREGADR字节 1 MIREGADRPHCON1的实际值)字节 1 MIREGADR,仅触发PHY事件).自动触发 PHY事件，MISTAT.BUSY的地址，字节2 写入PHCON1的地址，字节2 写入MIWRL的地址，字节2 写入MIWRH的地址的 8bits的 8bits自动置1.2).PHLCON 的设置-根据外结LED电路的实际结构，有可能要修改这个REG.-PHY 地址00h,通过Mil操作时,流程在手册 P19主控 SPI 写控制 REG(WCR), 发岀 2byte*3, 给 MIREGADR,MIWRL/H 3 个 REG地址(Bank2)0h14(MIREGADR),0h16(MIWRL),0h17(MIWRH),数据为：ObO1O1O1OO+ObOOO1O1OO(14h)字节 1 MIREGADR的地址，字节2 写入PHLCON的地址0b01010110+0bAAAAAAAA( 实际数据一L字节应该是写入字节