嵌入式网络控制器非常适合网络控制和传输的场合。本文将以Myson Century的CS6209网络控制器为例，介绍网络控制器在应用上所需之功能。首先，功能上需整合高速8051、32位数据SRAM，以及由两个64位flash构成的128k位可编程flash，支持ISP（in system programming）以及IAP（In application programming）功能。为了方便升级，尚需整合32位的BOOTROM，提供接口与网络两种接口的芯片内与芯片外flash更新。此外，透过外部内存扩展，可以支持最多256位的程序空间以及160位的数据空间。

由于整合了10/100以太网接口（包括MAC和PHY），与数据部分共享32位SRAM空间用来做以太网数据封包的暂存，同时支持ARP、IP、ICMP、UDP、TCP、DHCP、HTTP与FTP等常用协议。由于将原来需要SoC和MAC控制器两个芯片才能解决的网络接入问题整合在一起，因此大大降低产品的成本。网络控制器可使原本需要专门工具、软件，花费很长的研发时间才能实现的远程管理、控制等，现在都可以使用普通IE或者NetScape等常用浏览器软件、透过Internet进行远程访问、控制，是信息家电等设备网络化升级的有力工具。

硬件特征

CS6209是与8051兼容的高度整合网络微控制器，其硬件架构如(图一)所示。通常8051SoC中的12个频率周期可组成一个机器周期，而在CS6209中只需要1个频率周期，因此在相同的频率周期下，CS6209的处理速度是51系列SoC的12倍。它的外围设备包括10/100bps的以太网MAC、2个串行端口、2个I2C接口，1个ADC控制器、一个RTC、一个PCMCIA接口以及4套8bit的I/O接口，这比标准的8位微控制器提供了更多的资源。

《图一 网络控制器硬件区块图》 - BigPic:781x531

以下分别介绍各个主要功能模块。

整合的以太网MAC

整合了10/100Mbps的以太网控制器，并可支持使用以太网/IEEE802.3协议的物理设备。它透过媒体独立接口（MII）提供了接收、发送和流量控制机制。MII包含了一个串行管理总线，它可以用来设置外部物理设备。MII可以设置为半双工和全双工模式，速率可以是10Mbps和100Mbps。另外，为了加速网络协议的处理同时减少CPU的负载，还整合了硬件CheckSum单元。

32位xdata SRAM

网络控制器包含32位SRAM，除了用于xdata数据储存之外，还用于以太网MAC的收发封包暂存。同时xdata SRAM支持数据封包的硬件checksum。

两个主/从I2C接口

整合的I2C接口通常用来链接诸如EEPROM或者A/D转换器之类的外部设定，可以使用主或从两种模式。此外，I2C接口也是实现ISP和IAP的方式之一。

32个GPIO

32个GPIO都可以直接支持上拉而不需要外部上拉。

定时器/计数器

除了三个与8051功能类似的16bit定时器/计数器，另外还具有可编程的看门狗定时器，可以用作系统监控或者很长时间的定时功能。

数据指针

普通的8051仅有一个16bit的数据指针。为了加速微控制器和内存间的数据传送，因此提供了两个数据指针，新的数据指针占用了未使用的SFR的位置。双数据指针为用户编程提供了很好的灵活性。

软件特征

网络控制器很适合网络传输，尤其是在接入Internet时，可以非常方便地用于小区安全管理、监控、家居安全、小型仪器设备的网络化升级和信息家电等。原本需要专门工具、软件，且需花费很长研发时间才能实现的远程管理和控制，现在使用普通IE或者NetScape等常用浏览器软件，通过Internet即可执行远程访问和控制，因此是信息家电等设备网络化升级换代的有力工具。它的处理速度能够达到一般网络的需求，由于软件部分提供TCP/IP协议层以及大部分应用层协议，将TCP/IP协议层的底层函数标准化，并把它封装成API函数。这样，原来用户要编写TCP/IP协议代码才能解决的问题现在只需调用API函数即可解决，因而大大缩短了产品的开发周期。应用层支持DHCP、HTTP、SMTP、POP3与FTP等常用协议，应用技术门坎极低，特别适合传统行业的产品改造和升级；同时它也可以实现RS232到以太网络接口的传输，以使数据接入网络。其外部数据输入端可以是SRAM或者FIFO接口，数据经处理后直接发送至局域网或者连接到Internet用户，而且双向通用串口和两个I2C总线接口可以方便地扩展使用。(图二)为软件部分协议层图。

《图二 软件TCP/IP协议层》

工作原理

每一个以太网的发送缓冲区都是1.5位，其接收缓冲区也经常使用，当收到数据时，就把收到的数据放到这个缓冲区中，然后由数据链路层直接从该缓冲区取走数据。数据链结层（Data Link Layer）通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络适配器，它们将一起处理与缆线的物理接口细节数据，其缓冲区可用来暂存要发送或接收的数据。网络层则处理分组在网络中进行的活动。

传输层可为两台主机的应用程序提供端至端的通讯。在TCP/IP协议中有两个互不相同的协议：TCP和UDP；其中TCP为两台主机提供可靠的数据通讯，而UDP则提供一种简单的服务。对于TCP发送过程而言，应用程序把数据先写到缓冲区中，再写到TCP的发送缓冲区，然后写到数据链路层的缓冲区，最后再透过以太网发送缓冲区到网络上。

TCP的接收数据过程与此类似，每一个TCP的接收缓冲区是可选择的，如果应用程序要使用这个接收缓冲区，那么传输过来的数据就先写到这个缓冲区中，之后再从这里取走，如果没有这个接收缓冲区，接收来的数据就会直接送给应用程序。

在这种情况下，对于UDP来说，其过程还相对简单，应用程序只要把缓冲区中的数据送到数据链路层缓冲区中，然后透过以太网发出去即可，而应用层则要负责处理特定的应用程序细节，这就要求每一个应用程序都有自己的缓冲区，这在一些标准的TCP应用程序（如POP3、SMTP、HTTP及FTP）中是很常见的。

软件执行流程

ISP/IAP

网络控制器的特点在于支持ISP以及IAP功能。ISP为系统可编程，是指电路板上的空白组件可以编程写入最终用户代码，而不需要从电路板上取下组件，已经编程的组件也可以用ISP方式擦除或再编程。IAP为在应用中可编程，是指MCU可以在系统中获取新代码并对自己重新编程，即可以用程序来改变程序。

远程电源管理应用（IP Power Switch）

随着信息技术的发展，现代数据中心的规模也在不断的扩展，信息系统往往会占据整个楼层、同一个城市的不同大厦，有时甚至分布全球，而无论在企业中的信息设备或者工业自动化的重大系统中，一旦因为系统当机或是由于恶劣的应用环境造成的系统运作中断、重要数据丢失，都会产生非常大的损失。而远程电源管理IP Power Switch，只需要将上述重要设备的电源接上IP Power Switch，透过Web server和以太网口，就可以实时从远程让停止工作的机器设备重新启动并恢复运作。

《图三 IP Power Switch电路板》

在远程电源管理的设计上，网络控制器透过GPIO连接到开关电源模块，利用GPIO来控制电源的开关状态。EEPROM用于存放用户信息、系统信息、开关定时信息以及网页数据等。该系统中，网络控制器作为服务器，用户只需要利用IE或者Netscape便可以登入服务器。一旦连接建立后，便可以清楚看到每一个电源的开关状态，然后就可以集中操控该系统中不同设备的开机与关机，并可设定设备多次开关机的时间。目前IP Power Switch可支持三个电源的开关控制。

P-Si的直线偏亮度异方特性

在远程电源管理的设计上，网络控制器透过GPIO连接到开关电源模块，利用GPIO来控制电源的开关状态。EEPROM用于存放用户信息、系统信息、开关定时信息以及网页数据等。该系统中，网络控制器作为服务器，用户只需要利用IE或者Netscape便可以登入服务器。一旦连接建立后，便可以清楚看到每一个电源的开关状态，然后就可以集中操控该系统中不同设备的开机与关机，并可设定设备多次开关机的时间。目前IP Power Switch可支持三个电源的开关控制。

网络控制器具有高整合度以及丰富的I/O资源，并能够使嵌入式系统通过以太网方便地和远程计算机进行通讯，因此，可简便实现远程电源管理功能。这种远程电源控制管理系统不仅可以提高设备故障响应时间、增强安全性，而且这种远程控制模式也彻底改变了人工手动解决问题的低效率，提供了非常高效的管理模式。