新型以太网控制器 ENC28J60 及其接口技术
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ENC28J60以太网模块用户手册
ENC28J60以太网模块用户手册V1.1目录一、功能特点 (2)二、硬件参数 (3)2.1外观 (3)2.2参数 (3)2.3软件支持 (3)2.4产品清单 (4)2.5典型应用 (4)三、模块配置 (5)3.1模块SPI接口说明 (5)3.2模块供电电压设置 (5)3.3通信接口电平设置 (5)四、原理图 (6)一、功能特点ENC28J60以太网模块是为方便单片机系统实现以太网通信而开发的独立模块。
该模块采用的ENC28J60芯片是带有行业标准串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）的独立以太网控制器。
ENC28J60符合IEEE802.3的全部规范，采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行限制。
它还提供了一个内部DMA模块，以实现快速数据吞吐和硬件支持的IP校验和计算。
与主控制器的通信通过两个中断引脚和SPI实现，数据传输速率高达10Mb/s。
两个专用的引脚用于连接LED，进行网络活动状态指示。
ENC28J60芯片工作电压范围是3.14V到3.45V，故不能直接于5V供电的MCU通信，该模块采用74AHC125高速三态缓存器实现了电平转换功能，并可通过跳线帽快速设置通信接口的电平类型，方便快速实现与各种电压类型的MCU通信。
模块输入电压类型为3.3V或5V，可通过跳线帽来设置。
二、硬件参数2.1外观2.2参数符合IEEE802.3的全部规范；集成MAC和10BASE-T PHY；SPI通信的最高数据传输速率高达10Mb/s；供电电压为3.3V或5V，可通过跳线帽来设置；与单片机通信的接口电平为3.3V或5V，可通过跳线帽来设置；内置网络变压器的RJ45以太网接口；工作温度：：-40°C到+85°C（工业级）；模块尺寸：54*33.5*1.6mm；2.3软件支持提供PIC及AVR芯片的TCP/IP协议栈，方便快速建立单片机的以太网通信应用。
SPI接口以太网控制器ENCJ及其应用
SPI接口以太网控制器ENCJ及其应用————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：SPI接口以太网控制器ENC28J60及其应用文章发布人：gxy 共36人阅读文字大小：[ 大中小 ] 文字背景色：Ethernet Controller with SPI™ Interface ENC28J60 and Its ApplicationAbstract: Today，most of the Ethernet controller is designed for personal computer, so its applying is much complicated。
The mode of extending bus is often needed. This paper introduces the world’s smallest package Ethernet controller ENC28J60 at present. Adopting the SPI serial interface mode, so the designing process is predigested. In this paper, it is introduced of the characters, inside structure and PIN function of Ethernet controller ENC28J60. Further more, the paper analyzes the setting of register and process of work in detail and illustrates the application circuit with the interface of MCU.Key Words: Ethernet controller; SPI; ENC28J60摘要：目前大多数以太网控制器都是为个人计算机而设计的，在精简的嵌入式系统中使用比较繁杂，常常需要采用扩展总线的方式，本文介绍了全球目前最小封装的以太网控制器ENC28J60，由于采用SPI串行接口方式，简化了设计，本文介绍了其特性、内部结构和引脚功能，详细分析了其寄存器设置和工作过程，给出了与微控制器接口的应用电路。
ENC28J60的AVR单片机接口设计与网络通信编程
ENC28J60的AVR单片机接口设计与网络通信编程作者：黄维铭来源：《数字化用户》2013年第13期本文介绍了带有行业标准串行外设接口（Serial Peripheral Interface，SPI）的独立以太网控制器ENC28J60 在AVR单片机接口开发设计中的应用，以及单片机控制ENC28J60的程序及计算机与ENC28J60进行网络通信的有关程序设计段。
一、概述带SPI接口的ENC28J60由七个主要功能模块组成：1. SPI 接口：充当主控制器和ENC28J60 之间通信通道；2. 控制寄存器：用于控制和监视ENC28J60；3. 双端口RAM缓冲器：用于接收和发送数据包；4. 判优器：当DMA、发送和接收模块发出请求时对RAM 缓冲器的访问进行控制；5. 总线接口：对通过SPI 接收的数据和命令进行解析；6. MAC （Medium Access Control）模块：实现符合IEEE 802.3 标准的MAC 逻辑；7. PHY（物理层）模块——对双绞线上的模拟数据进行编码和译码。
该器件还包括其他支持模块，诸如振荡器、片内稳压器、电平变换器（提供可以接受5V 电压的I/O 引脚）和系统控制逻辑。
二、器件结构接口示意框图ENC28J60 中所有的存储器都是以静态RAM 的方式实现的。
ENC28J60 中有三种类型的存储器：控制寄存器、以太网缓冲器和PHY寄存器，控制寄存器类存储器包含控制寄存器（Control Register，CR）。
它们用于进行ENC28J60 的配置、控制和状态获取。
可以通过SPI 接口直接读写这些控制寄存器。
PHY 寄存器用于进行PHY 模块的配置、控制和状态获取。
PHY 寄存器用于进行PHY 模块的配置、控制和状态获取。
不可以通过SPI 接口直接访问这些寄存器，只可通过MAC 中的MII （Media Independent Interface）访问这些寄存器。
以太网ENC28J60
以太网（ENC28J60）实验实验描述：在浏览器上创建一个web服务器，通过web里面的命令来控制开发板上的LED的亮灭。
应用->1:在PC机的DOS界面输入： ping 192.168.1.15 ，看能否ping通。
2:在IE浏览器中输入：http://192.168.1.15/123456 则会出现一个网页，通过网页中的命令可以控制开发板中的LED的亮灭。
硬件连接：PB13 ：ENC28J60-INTPA6-SPI1-MISO ：ENC28J60-SOPA7-SPI1-MOSI ：ENC28J60-SIPA5-SPI1-SCK ：ENC28J60-SCKPA4-SPI1-NSS ：ENC28J60-CSPE1 ：ENC28J60-RST库文件：startup/start_stm32f10x_hd.cCMSIS/core_cm3.cCMSIS/system_stm32f10x.cFWlib/stm32f10x_gpio.cFWlib/stm32f10x_rcc.cFWlib/stm32f10x_usart.cFWlib/stm32f10x_spi.c用户文件: USER/main.cUSER/stm32f10x_it.cUSER/led.cUSER/usart.cUSER/spi_enc28j60.cUSER/enc28j60.cUSER/ip_arp_udp_tcp.cUSER/web_server.c野火STM32开发板中以太网的硬件原理图：ENC28J60（以太网芯片）简介->ENC28J60是带有行业标准串行外设接口（SerialPeripheral Interface，SPI）的独立以太网控制器。
它可作为任何配备有 SPI 的控制器的以太网接口。
ENC28J60符合 IEEE 802.3 的全部规范，采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行限制。
它还提供了一个内部 DMA 模块，以实现快速数据吞吐和硬件支持的IP校验和计算。
基于ENC28J60的中央空调节能控制器以太网接口设计
收稿日期:2010-01作者简介:林利瓦(1985 ),女,在读硕士研究生,主要从事计算机控制系统的研究。
图1 ENC28J60接口电路设计基于ENC28J60的中央空调节能控制器以太网接口设计林利瓦,张 军,张侃谕(上海大学机电工程与自动化学院,上海200072)摘要:针对中央空调系统的特点,开发了基于ARM 的中央空调节能控制器。
重点阐述了节能控制器的以太网接口设计,包括物理层的以太网独立控制器ENC28J 60的外围硬件电路设计,驱动程序设计及上层通信协议的设计。
网络层、传输层采用嵌入式T CP /I P 协议栈,应用层采用M odbus 协议。
关键词:中央空调节能控制器;以太网;ENC28J60;M odbus/TCP 中图分类号:T P39 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2010)07-0054-03Desi gn of E thernet Interface for Central A ir Conditi oni ng EnergySavi ng Controller Based on ENC28J60LIN Li w a ,Z HANG Jun ,ZHANG Kan yu(Co llege o fM echatronics Eng i neeri ng and A uto m ati on ,Shangha iU niversity ,Shanghai 200072,China)Abst ract :The energy saving controller based on t h e ST M 32MCU f o r t h e Cen tra lA ir Cond ition i n g Syste m is devel oped i n the paper .Then the desi g n of t h e ether net i n terface i s i n troduced ,i n clud i n g the design o f the peri p heral circuitof ENC28J60,the design of drive progra m and the design of pro toco.l The e mbedded TCP /I P protoco l stack and the M odbus protoco l are adopted .K ey w ords :central air cond ition i n g contro ller ;E t h er ne;t ENC25J60;M odbus/TCP0 引言本文针对中央空调系统的特点,开发了以AR M Cortex-M 3处理器内核的微控制器STM 32F103为核心的中央空调节能控制器。
ENC28J60_cn中文手册
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VDDOSC
OSC2 OSC1 VSSOSC VSSPLL VDDPLL VDDRX
2006 Microchip Technology Inc.
高级信息
DS39662A_CN 第 1 页
ENC28J60
目录
1.0 概述 ... 2.0 外部连接 ... 3.0 存储器构成 ... 4.0 串行外设接口 （SPI） ... 5.0 以太网概述 ... 6.0 初始化 ... 7.0 发送和接收数据包 ... 8.0 接收过滤器 ... 9.0 双工模式配置和协商 ... 10.0 流量控制 ... 11.0 复位 ... 12.0 中断 ... 13.0 直接存储器访问控制器 ... 14.0 掉电 ... 15.0 内置自测试控制器 ... 16.0 电气特性 ... 17.0 封装信息 ... 索引 ... 客户支持 ... 系统信息和升级热线 ... 读者反馈表 ... 产品标识体系 ...
... 3 .. 5 .. 11 . 25 .. 31 . 33 . 39 .. 47 ... 53 ... 55 . 59 . 65 .. 75 . 77 . 79 ... 83 ... 89 .. 95 . 97 . 97 ... 98 .. 99
致客户
我们旨在提供᳔佳文档供客户正确使用 Microchip 产品。为此，我们将不断改进出版物的内容和质量，使之更好地满足您的要求。 出版 物的质量将随新文档及更新版本的推出而得到提升。 如果您对本出版物有任何问题和建议，请通过电子邮件联系我公司 TRC 经理，电子邮件地址为 CTRC@，或将本 数据手册 后附的 《读者反馈表》传真到 86-21-5407 5066。我们期待您的反馈。
STM32F103VET6和ENC28J60的嵌入式以太网接口设计
STM32F103VET6和ENC28J60的嵌入式以太网接口设计张庆辉;马延立【摘要】介绍了一种基于STM32F103VET6微处理器和以太网控制芯片ENC28J60的嵌入式以太网接口的设计方案.分析了基于Cortex-M3内核的微处理器STM32F103VET6的功能和特点,以及以太网控制芯片ENC28J60的主要性能和结构特性,并给出了接口的硬件和软件设计方案.本接口尺寸小、性能高,适合于便携式仪器仪表中的应用.%An embedded Ethernet interface is designed based on STM32F103VET6 microprocessor and Ethernet controller chip ENC28J60. The functions and features of microprocessor STM32F103VET6 based on Cortex-M3 core are analyzed,and main performances and structural properties of Ethernet controller chip ENC28J60 are described. Hardware and software design of the interface are given. The interface has small size and high performance, and it is used for portable instruments.【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》【年(卷),期】2012(012)009【总页数】4页(P23-25,32)【关键词】STM32F103VET6;ENC28J60;嵌入式以太网【作者】张庆辉;马延立【作者单位】河南工业大学信息科学与工程学院,郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TP393.11引言随着以太网技术的普及和发展，基于以太网的应用接口设备也迅速普及到医疗设备、工厂电力系统等领域。
ENC28J60驱动程序说明
Enc28j60以太网芯片驱动程序简介本介绍可分为三块内容：1.以太网数据帧结构符合IEEE802.3标准的以太网帧的长度是介于64-1516字节之间。
主要由目标MAC地址、源MAC地址、类型/长度字段、数据有效负载、可选填充字段和循环冗余校验组成，另外在通过以太网介质发送数据包时，一个7字节的前导字段和一字节的帧起始定界符被附加到以太网数据包的开头。
以太网数据包的结构如图1所示。
图1以太网数据帧结构图ENC28J60在发送或接收数据包时由以下几点值得关注：首先，ENC28J60具有一个接收过滤器可以丢弃或接收具有组播、广播或单播目标地址的数据包。
其次，在数据字段处：以太网数据字段的长度可以在0-1500字节之间变换，超过这一范围的数据包是违反以太网标准的，这些包将会被大多数以太网节点丢弃。
若设置ENC28J60的巨大帧使能位为1，可以发送和接收超大规格数据包。
在数据域中的填充字段是在数据字段小于46字节时起填充作用。
ENC28J60在发送数据包时，会自动填充0。
ENC28J60在接收时自动拒绝小于18字节的数据包。
数据填充亦可由主控芯片来配置。
最后，在CRC处：ENC28J60在接收数据包时将检查每个传入数据包的CRC，通过检测ERXFCON.CRCEN位来判断输入数据包的CRC是否正确。
ENC28J60在发送数据包时，将自动生成一个有效的CRC并发送它。
发送数据包的CRC亦可由主控芯片来提供。
2．驱动程序介绍(1)ENC28J60的寄存器读写规则由于ENC28J60芯片采用的是SPI串行接口模式，其对内部寄存器读写的规则是先发操作码<前3bit>+寄存器地址<后5bit>，再发送欲操作数据。
通过不同操作码来判别操作时读寄存器(缓存区)还是写寄存器(缓冲区)或是其它。
(2)ENC28J60芯片初始化程序ENC28J60发送和接收数据包前必须对内进行初始化设置，通常在复位后完成，不需再更改。
基于ENC28J60的以太网通信接口设计
基于ENC28J60的以太网通信接口设计作者：王兴伟解云峰来源：《科学与信息化》2017年第08期摘要针对电子系统的数据通信需求，设计了基于ENC28J60芯片的嵌入式以太网通信接口，在简要介绍ENC28J60芯片的基础上，重点阐述了以太网接口设计，对ENC28J60 与单片机的SPI 通讯进行了阐述。
关键词嵌入式；ENC28J60；SPI1 引言随着工业以太网的出现，使得电路系统内部实现信息共享，而且还能够将信息上传至Internet，实现更高等级的信息共享，用户不仅能够在一个系统内进行数据查询，甚至在多个不同系统内也能够实现实时数据查询。
2 以太网控制器ENC28J60的主要特点ENC28J60是Microchip Technology公司推出的28引脚的独立以太网控制器，它与RTL8019、CS8900A等传统的网络芯片[1]相比具有引脚少、体积小、接口简单等优点。
ENC28J60由7个主要功能模块组成：SPI 接口、控制寄存器、双端口RAM缓冲器、判优器、总线接口、MAC 模块、PHY 模块。
3 接口设计接口电路的主控制器选用STC12C5412AD型号单片机，以太网接口则主要由ENC28J60、网络变压器、RJ45接口构成。
系统采用增强型单片机STC12C5412AD 作为处理器。
STC12C5412AD 是一个具有8051 内核的单时钟周期单片机，指令代码与8051 完全兼容，但执行的效率大大提升。
而且SPI工作模式应可满足ENC28j60对SPI模式的特定要求。
4 软件设计ENC28J60与单片机的连接通过SPI实现。
单片机通过SPI发送指令到ENC28J60，以实现对其寄存器设置、数据缓冲区的读写等。
首先开启SPI复位模式、设置SPI上升沿传送数据，字符长度为8。
然后设置SPI操作控制寄存器，禁止接受溢出中断，SPICLK信号延时半个周期，设置SPI为主动模式，禁止产生发生/接收中断。
新翟以太网控制器ENC28J60及其接口技术
ＥＮＣ ８ ６ ２ Ｊ Ｏ的 硬 件 设 计 需 要 注 意 复 位 电 路 ， 钟 振 荡 时 器 ， 荡 器 启动 定 时 器 ， 振 时钟 输 出 引脚 ， 压器 、 端 和 其 他 变 终 外部 器 件 ， 输入 ／ 出电 平 等几 个 方 面 。（ １可供 参 考 ） 输 图
都 是 为个 人计 算 机 系 统 设 计 的 ， Ｒ Ｌ ０ ９ ＡＸ ８ ９ Ｌ 如 Ｔ ８ １ 、 ８ ７６ 、
ＤＭｇ ０ 、 Ｓ ９ ０ ＬＡＮ９ Ｃ１ １等 。这 些 器 件 不 仅 结 构 ０ ８ Ｃ ８ ０ Ａ、 １ １ 复 杂 ， 积 庞 大 ， 比较 昂 贵 。 目前 市 场 上 大 部 分 以 太 网 体 且 控 制 器 的封 装 均 超 过 ８ Ｏ引 脚 ， 符 合 Ｉ Ｅ ０ ． 而 Ｅ Ｅ ８ ２ ３协 议 的 ＥＮＣ２ Ｊ Ｏ只 有 ２ ８６ ８引脚 ， 能 提 供 相 应 的功 能 ， 可 以 大 既 又
＋立 Ｆ １ Ｖ Ｂ
ＨＲ９ ｌ ０ Ｏｌ ７ Ａ
Ｒ ４ 连 接器 Ｊ５
ｌ Ｒ ＩＥＢ Ａ ｌ０Ａ ＲＴ＿ Ｅ Ｄ＞ｏ Ｆ Ｅ ｍ
Ｅ ＴＰＯＵＴ— Ｅ ＴＰＩ Ｎ＋ Ｅ ＴＰＩ — Ｎ
ｃｓ） 多 播 （ ｌｃｓ） 广 播 （ ｒａ ｃｓ） 息 Ｅ ＴＰＯＵＴ＋ ａｔ、 Ｍｕｔ ａｔ 或 ｉ Ｂ ｏｄａｔ信
引 言
ＥＮＣ２ Ｊ ０是 Ｍｉ ｏ ｈｐ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ 美 国 微 芯 科 技 ８６ ｃ ｃ ｉ ｃ ｎ ｌｇ （ ｒ 公司） 近期 推 出 的 ２ ８引 脚 独 立 以太 网控 制 器 。 在此 之前 ， 入 式 系统 开 发 可 选 的独 立 以太 网控 制 器 嵌
２ 硬 件 设计
： ＥＸＴ ＣＴ ｌ ＴＸ＋ ＥＲＴ ＣＴ ２： ＴＸ一 Ｔ ℃Ｔ Ｘ ３：ＲＸ＋ Ｔ ０Ｌ ｒ ４：ＮＣ Ｐ ｒ＋ ５ ：ＮＣ ＴＰ ０ＵＴ— ６ ：ＲＸ 一 ＴＰ Ｎ＋ Ｉ ７ ：ＮＣ ＴＰ Ｎ— Ｉ ：ＮＣ ＲＸ ＣＴ ８ ＲＪ ５ ４
都 是 为个 人计 算 机 系 统 设 计 的 ， Ｒ Ｌ ０ ９ ＡＸ ８ ９ Ｌ 如 Ｔ ８ １ 、 ８ ７６ 、
ＤＭｇ ０ 、 Ｓ ９ ０ ＬＡＮ９ Ｃ１ １等 。这 些 器 件 不 仅 结 构 ０ ８ Ｃ ８ ０ Ａ、 １ １ 复 杂 ， 积 庞 大 ， 比较 昂 贵 。 目前 市 场 上 大 部 分 以 太 网 体 且 控 制 器 的封 装 均 超 过 ８ Ｏ引 脚 ， 符 合 Ｉ Ｅ ０ ． 而 Ｅ Ｅ ８ ２ ３协 议 的 ＥＮＣ２ Ｊ Ｏ只 有 ２ ８６ ８引脚 ， 能 提 供 相 应 的功 能 ， 可 以 大 既 又
＋立 Ｆ １ Ｖ Ｂ
ＨＲ９ ｌ ０ Ｏｌ ７ Ａ
Ｒ ４ 连 接器 Ｊ５
ｌ Ｒ ＩＥＢ Ａ ｌ０Ａ ＲＴ＿ Ｅ Ｄ＞ｏ Ｆ Ｅ ｍ
Ｅ ＴＰＯＵＴ— Ｅ ＴＰＩ Ｎ＋ Ｅ ＴＰＩ — Ｎ
ｃｓ） 多 播 （ ｌｃｓ） 广 播 （ ｒａ ｃｓ） 息 Ｅ ＴＰＯＵＴ＋ ａｔ、 Ｍｕｔ ａｔ 或 ｉ Ｂ ｏｄａｔ信
引 言
ＥＮＣ２ Ｊ ０是 Ｍｉ ｏ ｈｐ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ 美 国 微 芯 科 技 ８６ ｃ ｃ ｉ ｃ ｎ ｌｇ （ ｒ 公司） 近期 推 出 的 ２ ８引 脚 独 立 以太 网控 制 器 。 在此 之前 ， 入 式 系统 开 发 可 选 的独 立 以太 网控 制 器 嵌
２ 硬 件 设计
： ＥＸＴ ＣＴ ｌ ＴＸ＋ ＥＲＴ ＣＴ ２： ＴＸ一 Ｔ ℃Ｔ Ｘ ３：ＲＸ＋ Ｔ ０Ｌ ｒ ４：ＮＣ Ｐ ｒ＋ ５ ：ＮＣ ＴＰ ０ＵＴ— ６ ：ＲＸ 一 ＴＰ Ｎ＋ Ｉ ７ ：ＮＣ ＴＰ Ｎ— Ｉ ：ＮＣ ＲＸ ＣＴ ８ ＲＪ ５ ４
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对于没有 SPI 接口的单片机可采用普通 I/O 口模拟的方法实现 SPI 主机。此时须注意静态时时钟的无 效状态和相位，以及输出数据位出现的时间；对 ENC28J60 操作期间片选必须保持有效(低电平)，操作结束 后返回低电平。根据 ENC28J60 的读/写波形很容易写出模拟 SPI 主机的程序。笔者曾在 AT89S51 上实现了
0BASET
模拟 SPI 主机读/写 MCP2515 的操作。
4 结论
笔者在 LPC2138+ENC28J60+YL1J003A(YL18-1001D)平台上实现了以太网通信。相对于其他方案，该系统 极为精简。对于没有开放总线的单片机，虽然有可能采用模拟并行总线的方式连接其他以太网控制器，但
不管从效率还是性能上，都不如用 SPI 接口或采用通用 I/O 口模拟 SPI 接口连接 ENC28J60 的方案。
1 μF 的陶瓷电容去耦（电容要尽可能接近供电引脚）。
驱动双绞线接口需要较大的电流，所以电源线应尽可能宽，与引脚的连接尽可能短，以降低电源线内 阻的消耗。
2.6 输入输出电平
ENC28J60 是一个 3.3 V 的 CMOS 器件，但它设计得非常容易统一到 5 V 系统中去：SPI、CS、 SCK、SI 输入和 RESET 引脚一样，都可承受 5 V 电压。当 SPI 和中断输入与 3.3 V 驱动的 CMOS 输出不兼容时，可能 需要一个单向的电平转换器。74HCT08 (四与门), 74ACT125(四三态缓冲器)和许多具有 TTL 电平输入的 5
2 硬件设计 ENC28J60 的硬件设计需要注意复位电路时钟振荡器，振荡器启动定时器，时钟输出引脚，变压器、终
端和其他外部器件，输入/输出电平等几个方面。（图 1 可供参考） 2.1 复位电路
ENC28J60 有上电复位(Power-on Reset)功能，RESET 引脚上的低电平使 ENC28J60 进入复位模式；RESE T 引脚内部有弱上拉电阻。ENC28J60 的硬件连接如图 1 所示。
度为 1%的电阻和 1压器 RJ45 插座 YL1J003A,若采用分离的隔离变压器,
型号为 YL18-1001D。
所有的供电引脚(VDD、VDDOSC、VDDPLL、VDDRX、VDDTX)必须接在外部的同一个 3.3 V 电源上；同理， 所有的地(VSS、VSSOSC、VSSPLL、VSSTX)必须接在同一个外部地上。每个供电引脚和地之间应当接 1 个 0.
状态寄存器。在对 SPI 接口进行操作之前需对其初始化。下面给出读/写 SPI 接口的源代码。
#define READSPI( Val ) {
S0SPDR = 0x00; while( 0 == (S0SPSR & 0x80));
Val = S0SPDR; }
#define WRITESPI( Val ) {
可以看出，ENC28J60 是极具特色的独立以太网控制器：SPI 接口使得小型单片机也能具有网络连接功 能；集成 MAC 和 PHY 无需其他外设；具有可编程过滤功能，可自动评价、接收或拒收多种信息包，减轻了 主控单片机的处理负荷；内部继承可编程的 8 KB 双端口 SRAM 缓冲器，操作灵活方便。不足之处为仅支持 1
双工)。 3 软件接口 3.1 SPI 接口 SPI 接口( Serial Peripheral Interface )是一种同步、全双工串行接口，基于主从配置，是一个 4 线接口——主出/从入(MOSI)，主入/从出(MISO)，串行时钟(SCK)，从机选择(SSEL)。 在同一总线上可以有多个主机或者从机，但同一时刻只能有一个主机和一个从机能够进行通信。在一 次数据传输过程中，数据是同步进行发送和接收的：主机向从机发送 1 字节数据，从机也向主机返 1 字节 数据。数据传输原则上是全双工的；但实际上，大多数情况下只有一个方向上的数据流包含有意义的数据。 SPI 格式的主要特性是 SCK 信号的无效状态和相位，数据传输的时钟由主机提供。常用的时钟设置基于 时钟极性(CPOL)和时钟相位 (CPHA)两个参数，CPOL 定义 SPI 串行时钟的活动状态，而 CPHA 定义相对于从 机输出数据位的时钟相位。CPOL 和 CPHA 的设置决定了数据取样的时钟沿。 取决于 CPOL 和 CPHA 的设置不同，SPI 共有 4 种模式，如表 1 所列。 表 1 SPI 的 4 种模式
3.2 ENC28J60 与单片机的连接 ENC28J60 与微控制器 MCU 的连接是通过 SPI 实现的，支持 10 Mbps。对于没有 SPI 接口的芯片可通过
用 I/O 口模拟 SPI 接口的方式实现。ENC28J60 仅支持 SPI 模式 0,0。 微控制器可通过 SPI 接口发送命令，访问 ENC28J60 的寄存器或读写接收/发送缓冲区，完成相关操作。
新型以太网控制器 ENC28J60 及其接口技术
ENC28J60 是 Microchip Technology（美国微芯科技公司）近期推出的 28 引脚独立以太网控制器。
在此之前，嵌入式系统开发可选的独立以太网控制器都是为个人计算机系统设计的，如 RTL8019、AX88796L、D M9008、 CS8900A、LAN91C111 等。这些器件不仅结构复杂，体积庞大，且比较昂贵。目前市场上大部分以太网控制 器的封装均超过 80 引脚，而符合 IEEE 802.3 协议的 ENC28J60 只有 28 引脚，既能提供相应的功能，又可以大大简
内部 ESTAT 寄存器中的 CLKRDY 位的状态来决定是否可设置发送或接收报文。
需要注意的是，当 ENC28J60 上电复位或者从 PowerDown 模式下唤醒时，必须检测 ESTAT 寄存器中的 C LKRDY 是否置位。只有 CLKRDY 置位后才能发送、接收报文，访问相关寄存器。
2.4 时钟输出引脚
设定输出固定频率的时钟信号。
软件或者 RESET 引脚上的复位信号不会影响 ECOCON 寄存器的状态。PowerDown 模式也不会影响时钟的 输出。当禁止时钟输出时，CLKOUT 引脚保持低电平。
2.5 变压器、终端和其他外部器件
为了实现以太网接口 ENC28J60，需要几个标准的外部器件： 脉冲变压器、偏置电阻、储能电容和去耦 电容。
CLKOUT 引脚可为系统中的其他设备提供时钟源。上电后 CLKOUT 引脚保持低电平，复位结束后 OST 计数。 OST 期满后，CLKOUT 输出频率为 6.25 MHz 的时钟。
时钟输出功能通过 ECOCON 寄存器禁止、调整和使能。时钟输出可设置为 1、2、3、4、8 分频，上电后 默认为 4 分频。ECOCON 寄存器配置改变以后，CLKOUT 引脚有 80～320 ns 的延迟(保持低电平)，然后按照
复位也可通过 SPI 接口由软件实现，软件复位不影响 RESET 引脚的状态。
ENC28J60 有两个中断输出，分别用于事件中断触发和网络唤醒主机。
CPU 采用 LPC2138 用宏定义实现 SPI 口读写操作。SOSPDR 为 SPI 数据寄存器，该双向寄存器为 SPI 提 供发送和接收的数据，发送数据通过写该寄存器提供，SPI 接收的数据可从该寄存器读出。SOSPSR 为 SPI
2.2 时钟振荡器
ENC28J60 需要一个 25 MHz 的晶振，接在 OSC1 和 OSC2 脚上；也可由外部时钟信号来驱动。此时 3.3 V 的外部时钟接在 OSC1 脚上，OSC2 断开或者通过一个电阻接地来降低系统噪声。
2.3 振荡器启动定时器
ENC28J60 内部有一个振荡器启动时钟 OST(Oscillator Start up Timer)，上电 7 500 个时钟周期(3 00 μs)，OST 期满后内部的 PHY 方能正常工作。这时不能发送或者接收报文。上位机可通过检测 ENC28J60
if ( 0 == (S0SPSR & 0x40) ) { S0SPDR = Val;
while( 0 == (S0SPSR & 0x80) ); }
}
亦可用 LPC2138 的 SSP 来连接 ENC28J60，需将其设置为 SPI 模式。应当注意到 SSP 有 8 帧的收/发 FI FO，如果处理不当将造成读/写错误。因为缓冲区的存在可能破坏读/写 ENC28J60 的时序。
差分输入引脚(TPIN+/TPIN-)，需要一个 1∶1 变比的脉冲变压器来实现 10BASET。差分输出引脚(TPOU T+/TPOUT -)，需要一个变比为 1∶1、带中心抽头的脉冲变压器。变压器需要有 2 kV 或更高的隔离能力， 防静电。对变压器的详细要求请参考芯片手册第 16 章“电气特性”。每个部分都需要通过 2 个 50 Ω、精
化相关设计，减小空间。
图 1 ENC28J60 的硬件连接 1 结构和功能 采用业界标准串行外设接口(SPI)的以太网控制器 ENC28J60 具有以下主要特征： ◆ 符合 IEEE 802.3 协议。内置 10 Mbps 以太网物理层器件（PHY）及媒体访问控制器（MAC），可按 业界标准的以太网协议可靠地收发信息包数据。 ◆ 具有可编程过滤功能。特殊的过滤器，包括 Microchip 的可编程模式匹配过滤器，可自动评价、接 收或拒收 Magic Packet，单播（Unicast）、多播（Multicast）或广播（Broadcast）信息包，以减轻主控 单片机的处理负荷。 ◆ 10 Mbps SPI 接口。业界标准的串行通信端口，使得低至 18 引脚的 8 位单片机也具有网络连接功能。 ◆ 可编程 8 KB 双端口 SRAM 缓冲器。以高效的方式进行信息包的存储、检索和修改，以减轻主控单片 机的内存负荷。该缓冲存储器提供了灵活可靠的数据管理机制。
V CMOS 缓冲器芯片都可以提供所需的电平转换。 2.7 LED 配置
LEDA 和 LEDB 引脚在复位时支持极性自动检测。既可直接驱动 LED，又可灌电流驱动。复位时 ENC28J6 0 检测 LED 的连接，并按照 PHLCON 寄存器的默认设置来驱动。运行过程中的 LED 极性转换直到下一次系统 复位后才能被检测到。LEDB 的连接比较特殊，在复位过程中检测它的连接，决定如何初始化 PHCON1 寄存器 的 PDPXMD 位。如果 LEDB 直接驱动 LED，则 PHCON1.PDPXMD 位被清零，PHY 工作在半双工模式；如果 LEDB 吸收反向电流点亮 LED，则 PHCON1.PDPXMD 被置位，PHY 工作在全双工模式；如果 LEDB 没有连接，则 PHCO N1.PDPXMD 复位后的值不确定。这时主控制器必须适当设置该位，以使 PHY 工作在所需的状态(半双工或全
0BASET
模拟 SPI 主机读/写 MCP2515 的操作。
4 结论
笔者在 LPC2138+ENC28J60+YL1J003A(YL18-1001D)平台上实现了以太网通信。相对于其他方案，该系统 极为精简。对于没有开放总线的单片机，虽然有可能采用模拟并行总线的方式连接其他以太网控制器，但
不管从效率还是性能上，都不如用 SPI 接口或采用通用 I/O 口模拟 SPI 接口连接 ENC28J60 的方案。
1 μF 的陶瓷电容去耦（电容要尽可能接近供电引脚）。
驱动双绞线接口需要较大的电流，所以电源线应尽可能宽，与引脚的连接尽可能短，以降低电源线内 阻的消耗。
2.6 输入输出电平
ENC28J60 是一个 3.3 V 的 CMOS 器件，但它设计得非常容易统一到 5 V 系统中去：SPI、CS、 SCK、SI 输入和 RESET 引脚一样，都可承受 5 V 电压。当 SPI 和中断输入与 3.3 V 驱动的 CMOS 输出不兼容时，可能 需要一个单向的电平转换器。74HCT08 (四与门), 74ACT125(四三态缓冲器)和许多具有 TTL 电平输入的 5
2 硬件设计 ENC28J60 的硬件设计需要注意复位电路时钟振荡器，振荡器启动定时器，时钟输出引脚，变压器、终
端和其他外部器件，输入/输出电平等几个方面。（图 1 可供参考） 2.1 复位电路
ENC28J60 有上电复位(Power-on Reset)功能，RESET 引脚上的低电平使 ENC28J60 进入复位模式；RESE T 引脚内部有弱上拉电阻。ENC28J60 的硬件连接如图 1 所示。
度为 1%的电阻和 1压器 RJ45 插座 YL1J003A,若采用分离的隔离变压器,
型号为 YL18-1001D。
所有的供电引脚(VDD、VDDOSC、VDDPLL、VDDRX、VDDTX)必须接在外部的同一个 3.3 V 电源上；同理， 所有的地(VSS、VSSOSC、VSSPLL、VSSTX)必须接在同一个外部地上。每个供电引脚和地之间应当接 1 个 0.
状态寄存器。在对 SPI 接口进行操作之前需对其初始化。下面给出读/写 SPI 接口的源代码。
#define READSPI( Val ) {
S0SPDR = 0x00; while( 0 == (S0SPSR & 0x80));
Val = S0SPDR; }
#define WRITESPI( Val ) {
可以看出，ENC28J60 是极具特色的独立以太网控制器：SPI 接口使得小型单片机也能具有网络连接功 能；集成 MAC 和 PHY 无需其他外设；具有可编程过滤功能，可自动评价、接收或拒收多种信息包，减轻了 主控单片机的处理负荷；内部继承可编程的 8 KB 双端口 SRAM 缓冲器，操作灵活方便。不足之处为仅支持 1
双工)。 3 软件接口 3.1 SPI 接口 SPI 接口( Serial Peripheral Interface )是一种同步、全双工串行接口，基于主从配置，是一个 4 线接口——主出/从入(MOSI)，主入/从出(MISO)，串行时钟(SCK)，从机选择(SSEL)。 在同一总线上可以有多个主机或者从机，但同一时刻只能有一个主机和一个从机能够进行通信。在一 次数据传输过程中，数据是同步进行发送和接收的：主机向从机发送 1 字节数据，从机也向主机返 1 字节 数据。数据传输原则上是全双工的；但实际上，大多数情况下只有一个方向上的数据流包含有意义的数据。 SPI 格式的主要特性是 SCK 信号的无效状态和相位，数据传输的时钟由主机提供。常用的时钟设置基于 时钟极性(CPOL)和时钟相位 (CPHA)两个参数，CPOL 定义 SPI 串行时钟的活动状态，而 CPHA 定义相对于从 机输出数据位的时钟相位。CPOL 和 CPHA 的设置决定了数据取样的时钟沿。 取决于 CPOL 和 CPHA 的设置不同，SPI 共有 4 种模式，如表 1 所列。 表 1 SPI 的 4 种模式
3.2 ENC28J60 与单片机的连接 ENC28J60 与微控制器 MCU 的连接是通过 SPI 实现的，支持 10 Mbps。对于没有 SPI 接口的芯片可通过
用 I/O 口模拟 SPI 接口的方式实现。ENC28J60 仅支持 SPI 模式 0,0。 微控制器可通过 SPI 接口发送命令，访问 ENC28J60 的寄存器或读写接收/发送缓冲区，完成相关操作。
新型以太网控制器 ENC28J60 及其接口技术
ENC28J60 是 Microchip Technology（美国微芯科技公司）近期推出的 28 引脚独立以太网控制器。
在此之前，嵌入式系统开发可选的独立以太网控制器都是为个人计算机系统设计的，如 RTL8019、AX88796L、D M9008、 CS8900A、LAN91C111 等。这些器件不仅结构复杂，体积庞大，且比较昂贵。目前市场上大部分以太网控制 器的封装均超过 80 引脚，而符合 IEEE 802.3 协议的 ENC28J60 只有 28 引脚，既能提供相应的功能，又可以大大简
内部 ESTAT 寄存器中的 CLKRDY 位的状态来决定是否可设置发送或接收报文。
需要注意的是，当 ENC28J60 上电复位或者从 PowerDown 模式下唤醒时，必须检测 ESTAT 寄存器中的 C LKRDY 是否置位。只有 CLKRDY 置位后才能发送、接收报文，访问相关寄存器。
2.4 时钟输出引脚
设定输出固定频率的时钟信号。
软件或者 RESET 引脚上的复位信号不会影响 ECOCON 寄存器的状态。PowerDown 模式也不会影响时钟的 输出。当禁止时钟输出时，CLKOUT 引脚保持低电平。
2.5 变压器、终端和其他外部器件
为了实现以太网接口 ENC28J60，需要几个标准的外部器件： 脉冲变压器、偏置电阻、储能电容和去耦 电容。
CLKOUT 引脚可为系统中的其他设备提供时钟源。上电后 CLKOUT 引脚保持低电平，复位结束后 OST 计数。 OST 期满后，CLKOUT 输出频率为 6.25 MHz 的时钟。
时钟输出功能通过 ECOCON 寄存器禁止、调整和使能。时钟输出可设置为 1、2、3、4、8 分频，上电后 默认为 4 分频。ECOCON 寄存器配置改变以后，CLKOUT 引脚有 80～320 ns 的延迟(保持低电平)，然后按照
复位也可通过 SPI 接口由软件实现，软件复位不影响 RESET 引脚的状态。
ENC28J60 有两个中断输出，分别用于事件中断触发和网络唤醒主机。
CPU 采用 LPC2138 用宏定义实现 SPI 口读写操作。SOSPDR 为 SPI 数据寄存器，该双向寄存器为 SPI 提 供发送和接收的数据，发送数据通过写该寄存器提供，SPI 接收的数据可从该寄存器读出。SOSPSR 为 SPI
2.2 时钟振荡器
ENC28J60 需要一个 25 MHz 的晶振，接在 OSC1 和 OSC2 脚上；也可由外部时钟信号来驱动。此时 3.3 V 的外部时钟接在 OSC1 脚上，OSC2 断开或者通过一个电阻接地来降低系统噪声。
2.3 振荡器启动定时器
ENC28J60 内部有一个振荡器启动时钟 OST(Oscillator Start up Timer)，上电 7 500 个时钟周期(3 00 μs)，OST 期满后内部的 PHY 方能正常工作。这时不能发送或者接收报文。上位机可通过检测 ENC28J60
if ( 0 == (S0SPSR & 0x40) ) { S0SPDR = Val;
while( 0 == (S0SPSR & 0x80) ); }
}
亦可用 LPC2138 的 SSP 来连接 ENC28J60，需将其设置为 SPI 模式。应当注意到 SSP 有 8 帧的收/发 FI FO，如果处理不当将造成读/写错误。因为缓冲区的存在可能破坏读/写 ENC28J60 的时序。
差分输入引脚(TPIN+/TPIN-)，需要一个 1∶1 变比的脉冲变压器来实现 10BASET。差分输出引脚(TPOU T+/TPOUT -)，需要一个变比为 1∶1、带中心抽头的脉冲变压器。变压器需要有 2 kV 或更高的隔离能力， 防静电。对变压器的详细要求请参考芯片手册第 16 章“电气特性”。每个部分都需要通过 2 个 50 Ω、精
化相关设计，减小空间。
图 1 ENC28J60 的硬件连接 1 结构和功能 采用业界标准串行外设接口(SPI)的以太网控制器 ENC28J60 具有以下主要特征： ◆ 符合 IEEE 802.3 协议。内置 10 Mbps 以太网物理层器件（PHY）及媒体访问控制器（MAC），可按 业界标准的以太网协议可靠地收发信息包数据。 ◆ 具有可编程过滤功能。特殊的过滤器，包括 Microchip 的可编程模式匹配过滤器，可自动评价、接 收或拒收 Magic Packet，单播（Unicast）、多播（Multicast）或广播（Broadcast）信息包，以减轻主控 单片机的处理负荷。 ◆ 10 Mbps SPI 接口。业界标准的串行通信端口，使得低至 18 引脚的 8 位单片机也具有网络连接功能。 ◆ 可编程 8 KB 双端口 SRAM 缓冲器。以高效的方式进行信息包的存储、检索和修改，以减轻主控单片 机的内存负荷。该缓冲存储器提供了灵活可靠的数据管理机制。
V CMOS 缓冲器芯片都可以提供所需的电平转换。 2.7 LED 配置
LEDA 和 LEDB 引脚在复位时支持极性自动检测。既可直接驱动 LED，又可灌电流驱动。复位时 ENC28J6 0 检测 LED 的连接，并按照 PHLCON 寄存器的默认设置来驱动。运行过程中的 LED 极性转换直到下一次系统 复位后才能被检测到。LEDB 的连接比较特殊，在复位过程中检测它的连接，决定如何初始化 PHCON1 寄存器 的 PDPXMD 位。如果 LEDB 直接驱动 LED，则 PHCON1.PDPXMD 位被清零，PHY 工作在半双工模式；如果 LEDB 吸收反向电流点亮 LED，则 PHCON1.PDPXMD 被置位，PHY 工作在全双工模式；如果 LEDB 没有连接，则 PHCO N1.PDPXMD 复位后的值不确定。这时主控制器必须适当设置该位，以使 PHY 工作在所需的状态(半双工或全