隨著互聯網的出現和以太網的迅速發展，基于以太網的設備控制越來越多，發展也越來越快。目前，以太網(EtImmet)已經廣泛地應用于各種計算機網絡，通過以太網及TCP／IP協議棧可以使不同的網絡設備實現互連、交換數據。
用以太網實現嵌入式系統的網絡連接有多種方案。傳統的多器件以太網連接方案是通過MCU擴展以太網控制器來實現的，必要時還需要擴展外部RAM和ROM。雖然這種方案應用起來不是很困難，但所用外部元件數量較多，系統開銷較大。穩定性不高。為了解決傳統方案的不足，本文討論以集成以太網MAC層和物理層的16位單片機MC9S12NE64來實現單器件以太網連接。與多器件方案相比．單器件連接方案具有所用外部元件少、系統開銷小、穩定性高、設計時間短等一系列優點。
2 MC9S12NE64簡介
MC9S12NE64是Freescale公司生產的基于HCSl2 CPU內核的16位單片機，利用它可以方便地實現單器件以太網連接，構成一個完整的終端節點。MC9S12NE64的內部功能模塊框圖如圖1所示，主要特性如下：
采用高性能16位HCSl2CPU內核，3．3V下工作頻率可達25MHz或10MIPS，具有優化的C語言體系結構，可以生成十分簡潔的代碼。
帶有片上調試接口，可以進行實時在線仿真和調試，而無需仿真器。
集成了64KB的nash內存和8KB的靜態RAM，能夠滿足大多數的應用場合。如果需要還可進行外部擴展。
集成了10／100Mbps以太網媒介訪問控制器(EMAC)，內置標準的媒介獨立接口(MII)，可以實現地址識別及過濾、以太類型過濾，支持半雙工和全雙工通信，具有和8KB RAM共用可配置的EMAC緩沖區，包括一個發送緩沖區和兩個接收緩沖區，MC9S12NE64的RAM以2倍于CPU的速度運行，使得CPU和EMAC緩沖區可以交叉存取數據。
集成了10／100Mbps以太網物理層(EPHY)，支持自動協商模式，支持半雙工和全雙工的通信。并具有自診斷功能。
帶有8通道10位模數轉換器fADC)、4通道16位定時器、2個串行通信接口(SCI)，1個高速串行外設接口(SPI)、1個具有256種時鐘速度選項的I2C接口，具備使用鎖相回路的時鐘及復位發生器(CRG)模塊，有多達70個通用I／O口。具有80引腳TQFP-EP和112引腳LQFP兩種封裝。
3 MC9S12NE64的簡單應用
3．1 硬件設計
利用MC9S12NE64可以構成不同功能的網絡終端節點，如網絡服務器、帶因特網功能的設備、遠程監控(數據采集，診斷)、對現場設備的遠程控制、遠程設備通過電子郵件或文字尋呼機發送消息等。
基于MC9S12NE64最少外圍器件的系統硬件電路原理圖如圖2所示。此最小系統由80引腳的MC9S12NE64與外圍器件組成，電路中帶有背景調試接頭J1；5個LED狀態指示燈(分別用來顯示網絡連接狀態，包括EPHY是否沖突、連接是否建立、是否接收數據、連接速度、雙工模式)；必需的偏置電阻R5；高速局域網電磁隔離模塊(即RJ45以太網接口)。其中PHY_TXP和PHY_TXN為發送線，PHY_RXP和PGY_RXN為接收線。設計時，MC9S12NE64的物理端口與隔離變壓器連接時必須符合IEEE802.3對物理層規范的要求，如RJ45的插孔與隔離變壓器的間隔應盡量小，輸出和輸入差分信號對的走線要很好的隔離，確保電源的額定負載電流不小于300mA。設計時還應注意系統時鐘的要求，MC9S12NE64只支持皮爾斯型振蕩電路，晶振的精度應高于25ppm。系統中MC9S12NE64工作在正常的單片模式，其內部穩壓電源處于工作狀態。
3．2 MC9S12NE64的初始化
MC9S12NE64單片機在工作之前。必須進行必要的初始化。主要包括時鐘及復位發生器(CRG)模塊、EMAC模塊、EPHY模塊等。雖然MC9S12NE64上的EMAC和EPHY被設計為兩個獨立的模塊，但如果用到內部的EPHY，則EMAC和EPHY必須同時進行初始化。
MC9S12NE64的初始化過程如下：
(1)初始化時鐘及復位發生器模塊來產生25MHz的內部總線時鐘，這一過程通過設置時鐘及復位發生器(CRG)模塊的寄存器表來完成。
(2)設置EPHYCTL0寄存器的DIS10和DIS100位為1，使EPHY時鐘無效，直到EMAC和EPHY配置完畢。
(3)通過EPHYCTL1寄存器的：EPHYADD0、E-PHYADD1、EPHYADD2、EPHYADD3、EPHYADD4來配置MII請求的EPHY地址。
(4)配置自動協商模式。設置EPHYCTL0寄存器的ANDIS位為0．使用自動協商模式。
(5)設置EPHYCTL0寄存器的LEDEN位為1允許EPHY驅動LED信號。設置EPHYCTL0寄存器的EPHYIEN位為1使EPHY中斷有效。設置
EPHYCTL0寄存器的EPHYEN位為1使EPHY有效工作，這樣就可以實現EMAC和EPHY間的介質無關接口(MII)操作。
(6)設置MCMST寄存器的MDCSEL位為0xA，來配置EMAC管理數據時鐘(EMACMDC)。
(7)設置BUFCFG寄存器的BUFMAP位來配置EMAC以太網緩沖區的大小。BUFMAP的值用來確定系統RAM中用戶RAM和EMAC緩沖區的比例。BUFMAP最大為4，這時單個緩沖區的大小為1.5K字節，正好可以存放一個最大的以太網幀。大于緩沖區大小的數據包將被過濾掉，設計時應合理選擇。設置BUFCFG寄存器的MAXFL位來指定接受的最大幀長度，使緩沖區起到了數據過濾的作用。
(8)通過MACAD寄存器來配置6字節的MAC地址。如果設備不連接到因特網，則MAC地址可自行定義。
(9)設置ETCTL寄存器為0x17來控制網絡上傳輸的數據類型。
(10)通過
