CN105119788B - 以太网网口系统及其网络环境自适应方法、以太网设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于单片机的以太网网口系统及其网络环境自适应方法以及一种以太网设备。所述网络环境自适应方法包括步骤：(a)读取以太网PHY芯片的状态寄存器中的当前网络环境信息；(b)当读取当前网络环境信息成功，根据当前网络环境信息设置单片机中的网络参数寄存器并开启以太网DMA单元以进行网络通信；(c)利用单片机的外部中断I/O端口监测以太网PHY芯片因网口被插拔而产生的外部触发信号；以及(d)当外部中断I/O端口监测到外部触发信号时，关闭以太网DMA单元并再次进行步骤(a)及步骤(b)。因此，本发明使得用户在以太网设备使用中不用考虑网络环境的改变，避免了上电前没有接入网络或运行中网络环境发生改变而导致的网络通信失败问题。
Description
技术领域
本发明涉及网络通信技术领域，特别涉及一种基于单片机的以太网网口系统及其网络环境自适应方法以及一种以太网设备。
背景技术
请参见图1，其为一种基于单片机的以太网网口系统框图。如图1所示，单片机通过RMII(Reduced Media Independent Interface，简化媒介独立接口)或MII(MediaIndependent Interface，媒介独立接口)等硬件接口控制以太网PHY芯片(物理层芯片)通过RJ45网口进行信息传输，完成基于以太网传输层协议例如TCP(Transmission ControlProtocol，传输控制协议)、UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)的网络通信。
基于低成本单片机性能的限制和实时性应用需求的提出，基于单片机的以太网网口系统不能占据太多的单片机资源，因此导致基于单片机以太网的功能无法和基于PC机以太网的功能相媲美。
现有技术中，单片机对以太网网口驱动进行初始化时，会通过与以太网PHY芯片的信息交互检测目前处于半双工、全双工之一的网络通信方式和处于10Mbps、100Mbps之一的网络通信速度等网络通信模式参数，而此检测需要将基于单片机的以太网设备接入网络中，如果未接入，基于单片机的以太网网口系统将无法检测到所处网络环境的通信方式和通信速度，会导致以太网网口驱动初始化失败，并且在基于单片机的以太网设备运行中不能改变网络环境。如果基于单片机的以太网设备运行中网络环境改变，会导致以太网设备无法正常工作，在启动以太网设备工作之前必须保证设备接入网络中，并且在以太网设备运行中，不能改变网络环境；以太网网口驱动初始化过程如图2所示。
由上可知，现有的以太网网口驱动初始化方法不能自适应网络环境的改变，降低了以太网设备的网络兼容性。
发明内容
因此，针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提出一种基于单片机的以太网网口系统的网络环境自适应方法、一种基于单片机的以太网网口系统以及一种以太网设备。
具体地，本发明实施例提供的一种基于单片机的以太网网口系统的网络环境自适应方法，包括步骤：(a)由单片机读取以太网PHY芯片的状态寄存器中的当前网络环境信息，其中所述单片机包含有以太网DMA单元且配置有网络参数寄存器和外部中断I/O端口，所述外部中断I/O端口连接所述以太网PHY芯片且所述以太网PHY芯片连接网口；(b)当读取当前网络环境信息成功，根据所述当前网络环境信息设置所述网络参数寄存器并开启所述单片机中的所述以太网DMA单元以进行网络通信；(c)利用所述外部中断I/O端口监测所述以太网PHY芯片因所述网口被插拔而产生的外部触发信号；以及(d)当所述外部中断I/O端口监测到所述外部触发信号时，关闭所述以太网DMA单元并再次进行步骤(a)及步骤(b)。
在本发明的一个实施例中，步骤(a)中是由单片机基于RMII或MII接口协议读取以太网PHY芯片的状态寄存器中的当前网络环境信息。
在本发明的一个实施例中，步骤(b)中的所述当前网络环境信息包含网络通信方式和网络通信速度；其中，所述网络通信方式选自半双工和全双工之一，所述网络通信速度选自10Mbps和100Mbps之一。
在本发明的一个实施例中，步骤(b)中的所述网络通信为基于TCP或UDP传输层协议的网络通信。
在本发明的一个实施例中，上述网络环境自适应方法还包括步骤：当读取当前网络环境信息失败，重复进行步骤(a)直到读取当前网络环境信息成功。
此外，本发明实施例提出的一种基于单片机的以太网网口系统，包括单片机、以太网PHY芯片和网口，所述单片机包含有以太网DMA单元，所述以太网PHY芯片连接在所述单片机和所述网口之间。此外，所述单片机配置有网络参数寄存器和外部中断I/O端口，所述网络参数寄存器由所述单片机根据读取到的所述以太网PHY芯片的状态寄存器中的当前网络环境信息而进行设置，所述外部中断I/O端口用于监测所述以太网PHY芯片因所述网口被插拔而产生的外部触发信号。
在本发明的一个实施例中，所述单片机基于RMII或MII接口协议连接所述以太网PHY芯片。
另外，本发明实施例提出的一种以太网设备，包括前述任意一种基于单片机的以太网网口系统。
由上可知，本发明实施例提出的技术方案使得用户在以太网设备使用中，可以不用考虑基于单片机的以太网设备的网络环境的改变，避免了如果基于单片机的以太网设备上电前没有接入网络或运行中网络环境发生了改变而导致的网络通信失败问题，因此提高了基于单片机的以太网设备的智能化和用户的便捷性。
通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
附图说明
下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
图1为一种基于单片机的以太网网口系统框图。
图2为现有技术中的一种以太网网口驱动初始化过程。
图3为本发明实施例的一种基于单片机的以太网网口系统实现网络环境自适应的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在本发明实施例中，单片机对以太网网口驱动进行初始化时，通过与以太网PHY芯片的信息交互检测目前处于半双工、全双工之一的网络通信方式和处于10Mbps、100Mbps之一的网络通信速度等网络环境信息，而此检测需要将包含基于单片机的以太网网口系统(参考图1)的以太网设备接入网络中，如果未接入，将等待以太网设备接入网络中，通过检测到的当前网络环境信息，初始化匹配的网络通信方式和网络通信速度等网络参数；并且在以太网设备运行中通过以太网PHY芯片提供的RJ45网口网线插拔信号(外部触发信号)，重新初始化以太网设备的基于单片机的网口系统，保证以太网设备的基于单片机的网口系统能适应网络环境的改变，使以太网设备能正常工作，不受其干扰。
图3为本发明实施例的基于单片机的以太网网口系统实现网络环境自适应的流程图。首先，根据单片机与以太网PHY芯片之间的接口协议例如MII或RMII，配置单片机I/O端口的工作模式和提供给以太网PHY芯片的工作时钟25MHZ或50MHZ，在单片机中配置网络参数寄存器，配置单片机的外部中断I/O端口以监测以太网PHY芯片因RJ45网口被插拔而产生的外部中断触发信号，配置单片机用于接收和发送以太网数据的DMA(Direct MemoryAccess，直接存储器存取)单元。在完成上述准备工作后，进行下述网络环境自适应，具体为：
单片机基于MII或RMII等接口协议读取以太网PHY芯片的状态寄存器中的当前网络环境信息，如果读取当前网络环境信息成功，则表示RJ45网口已接入网络，根据当前网络环境信息对单片机中的网络参数寄存器进行设置以配置单片机工作的网络参数例如半双工和全双工之一的网络通信方式及10Mbps和100Mbps之一的网络通信速度，如果读取当前网络环境信息失败，则表示RJ45网口未接入网络，继续读取以太网PHY芯片的状态寄存器，直到读取当前网络环境信息成功。
在以太网网口驱动初始化完成后，也即根据当前网络环境信息设置好单片机中的网络参数寄存器后，开启以太网DMA单元进行网络通信，例如根据LWIP(Light WeightInternet Protocol，轻量级互联网协议)库配置传输层协议例如UDP或TCP等进行网络通信。
在进行网络通信过程中，如果RJ45网口被插拔(例如网口出的网线被插拔)，以太网PHY芯片会因RJ45网口插拔而产生外部触发信号并传给单片机的外部中断I/O端口触发中断，单片机关闭正在工作的用于接收和发送以太网数据的DMA单元，重新初始化网口驱动，以确保不会因为网络环境的改变而导致以太网设备不能工作。
综上所述，本发明实施例提供的技术方案使得用户在以太网设备使用中，可以不用考虑基于单片机的以太网设备的网络环境的改变，避免了如果基于单片机的以太网设备上电前没有接入网络或运行中网络环境发生了改变而导致的网络通信失败问题，因此提高了基于单片机的以太网设备的智能化和用户的便捷性。
至此，本文中应用了具体个例对本发明的基于单片机的以太网网口系统及其网络环境自适应方法以及以太网设备的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。
Claims (8)
1.一种基于单片机的以太网网口系统的网络环境自适应方法，其特征在于，包括步骤：
(a)由单片机读取以太网PHY芯片的状态寄存器中的当前网络环境信息，其中所述单片机包含有以太网直接存储器存取单元且配置有网络参数寄存器和外部中断I/O端口，所述外部中断I/O端口连接所述以太网PHY芯片且所述以太网PHY芯片连接网口；
(b)当读取当前网络环境信息成功，根据所述当前网络环境信息设置所述网络参数寄存器并开启所述单片机中的所述以太网直接存储器存取单元以进行网络通信；
(c)利用所述外部中断I/O端口监测所述以太网PHY芯片因所述网口被插拔而产生的外部触发信号；以及
(d)当所述外部中断I/O端口监测到所述外部触发信号时，关闭所述以太网直接存储器存取单元并再次进行步骤(a)及步骤(b)。
2.如权利要求1所述的基于单片机的以太网网口系统的网络环境自适应方法，其特征在于，在步骤(a)中，由单片机基于RMII或MII接口协议读取以太网PHY芯片的状态寄存器中的当前网络环境信息。
3.如权利要求1所述的基于单片机的以太网网口系统的网络环境自适应方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述当前网络环境信息包含网络通信方式和网络通信速度；其中，所述网络通信方式选自半双工和全双工之一，所述网络通信速度选自10Mbps和100Mbps之一。
4.如权利要求1所述的基于单片机的以太网网口系统的网络环境自适应方法，其特征在于，在步骤(b)中，所述网络通信为基于TCP或UDP传输层协议的网络通信。
5.如权利要求1所述的基于单片机的以太网网口系统的网络环境自适应方法，其特征在于，还包括：
当读取当前网络环境信息失败，重复进行步骤(a)直到读取当前网络环境信息成功。
6.一种基于单片机的以太网网口系统，包括单片机、以太网PHY芯片和网口，所述单片机包含有以太网直接存储器存取单元，所述以太网PHY芯片连接在所述单片机和所述网口之间；其特征在于，所述单片机配置有网络参数寄存器和外部中断I/O端口，所述网络参数寄存器由所述单片机根据读取到的所述以太网PHY芯片的状态寄存器中的当前网络环境信息而进行设置，所述外部中断I/O端口用于监测所述以太网PHY芯片因所述网口被插拔而产生的外部触发信号，当所述外部中断I/O端口监测到所述外部触发信号时，关闭所述以太网直接存储器存取单元并再次读取当前网络环境信息；当读取当前网络环境信息成功，根据所述当前网络环境信息设置所述网络参数寄存器并开启所述单片机中的所述以太网直接存储器存取单元以进行网络通信。
7.如权利要求6所述的基于单片机的以太网网口系统，其特征在于，所述单片机基于RMII或MII接口协议连接所述以太网PHY芯片。
8.一种以太网设备，包括如权利要求6或7所述的基于单片机的以太网网口系统。
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