CH395与与SPI接口的以太网模块设计接口的以太网模块设计
伴随着物联网的高速发展，以太网已经成为很多嵌入式系统中的一个重要模块。针对很多无自带以太网模块的
低成本单片机控制器，本设计采用CH395芯片连接dsPIC33系列单片机的SPI接口实现以太网模块，该方案开发
难度小，占用单片机硬件资源少，是一种可靠的设计方案。
引言
在嵌入式应用中，单片机与外部通信非常频繁，通信方式种类繁多，如SPI、I2C总线、RS232、USB、以太网等。以太网传
输速度快、传输距离远、通过连接网络设备可以轻易进行组网管理，是进行远程控制[12]、大规模数据采集、众多设备节点管
理[34]非常有效的一种方式。很多单片机并无以太网协议栈硬件支持，在为这些单片机开发网络模块时，一般是通过单片机已
有的通信接口外接以太网芯片来实现。本设计通过单片机中常见的SPI口外接以太网模块，实现以太网通信。
1以太网芯片CH395
本设计采用Microchip公司的dsPIC33EP256GM710（以下简称dsPIC33E）控制器，通过SPI口外接以太网芯片CH395来实现
以太网功能。dsPIC33EP256GM710是16位数字信号处理器，是一款低功耗、高性能、低成本的处理器。它有3个SPI硬件模
块，其中SPI1是一个高速的SPI模块，在本设计中被采用。
CH395芯片是沁恒公司的一款以太网协议栈[5]管理芯片，被单片机系统进行以太网通信。CH395 芯片自带10/100M以太网介
质传输层（MAC）和物理层(PHY)，完全兼容IEEE802.310/100M 协议，内置了PPPOE、IP、DHCP、ARP、ICMP、
IGMP、UDP、TCP 等以太网协议栈固件。
单片机系统可以方便地通过CH395 芯片进行网络通信。CH395 支持3种通信接口：8 位并口、SPI 接口和异步串口。单片
机/DSP/MCU/MPU 等控制器可以通过上述任何一种通信接口控制CH395 芯片进行以太网通信[6]。CH395与控制器的接口图1
所示。
图1 H395与控制器的接口示意图
2CH395与处理器的硬件连接
SPI是串行外设接口，是一种高速、全双工、同步的通信总线，在引脚上只占用4根线，节约了芯片的引脚。SPI 同步串行接
口信号线包括：SPI 片选输入引脚SCS、串行时钟输入引脚SCK、串行数据输入引脚SDI、串行数据输出引脚SDO。CH395
芯片的SCS 引脚由单片机的SPI片选输出引脚或者普通输出引脚驱动，SCK引脚由单片机的SPI 时钟输出引脚SCK驱动，SDI
引脚由单片机的SPI 数据输出引脚SDO或MOSI驱动，SDO引脚则连接到单片机的SPI数据输入引脚SDI或MISO。
CH395的SPI接口也支持单片机用普通I/O引脚通过软件来模拟SPI接口进行通信。CH395总是从SPI时钟SCK的上升沿输入数
据，并在允许输出时从SCK的下降沿输出数据。
设计采用的是dsPIC33系列处理器中的高速专用SPI1口，它作为SPI通信的主控器件，与CH395的硬件接口如图2所示，主控
器件的SDO引脚连接从器件的SDI引脚,主控器件的SDI引脚连接从器件的SDO引脚。CH395的输出INT#引脚连接处理器的一
个通用I/O引脚，用来处理来自CH395的中断。
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