网络处理器IP2022及其在嵌入式牌照识别系统中的应用

随着Internet技术的广泛应用，许多专家预测Internet技术将会无所不在，且是一个嵌入式技术。这就导致了一个需求，即在某些电子、电器设备中，以低成本去执行物理层（PHY）与TCP/IP函数集。嵌入式互联网技术可广泛应用于家电产品、安全设备、自动售货机、远程抄表以及工业控制等领域。

在大量的嵌入式应用中，为物理层提供网络连接是一个关键。然而TCP/IP网电感厂家络协议栈的供应商并没有意识到这一点。通常，即使协议栈是以软件形式执行，接口也是以某种专用的硬件形式提供。Ubicom的网络处理器IP2022已经能够执行TCP/IP协议模块，也能以软件形式执行物理口，例如UART、I2C等。随着以太网MAC／PHY物理层接口需求的增长，专为执行以太网协议的软件模块(ipModule)已经实现。

1 1P2022介绍

IP2022是Ubicom公司的最新产品。IP2022芯片为网络连接应用进行了优化，十分适用于Internet基础设备和网桥／网关部分。使用Ubicom的预制软件模块和配置工具可以对芯片编程和重新编程，为多种设备间和人机间通讯应用创建了真正的单芯片解决方案。

IP2022内含两个全双工串化器／解串器(Ser／Des)硬件单元，能直接与各种常用网络接口相连。这种功能使其能够实现片内10 Base-T以太网、USB以及其它各种快速串行协议。由于拥有Ser／Des硬件单元，IP2022也便于从一种协议转换到另一种协议，因而也能作为协议转换器。

IP2022的软件模块包括10base-T以太网、USB、UART、I2C、SPI、并行从设备物理接口以及一个完整的TCP／IP堆栈。正在开发的多种附加软件可用于构建完整的端到端连接解决方案。Ubicom的Internet处理器体系结构和软件模块的组合创建了一个强大灵活的平台，使设计人员能够有信心跟上标准的更新与市场需求的变化，设计出用于未来的产品。

IP2022具有100MIPS的处理能力，并为通讯应用进行了优化。它能够在执行应用程序的同时，提供高速计算、灵活的I／O控制和高效的数据处理功能，因此可用于高性能物理接口和网络协议的软件实现。IP2022的工作电压为2．5V，芯片上带有内置的电荷泵，因此不需要为闪存编程而提供高电压。

2 IP2022操作系统中OS简介

ipOS是Ubicom设计的插件电感可配置的嵌入式实时操作系统。它电感器标准是专为网络应用而优化的，然而不论在哪儿执行通信网络协议，都存在一个问题，就是如何最好地支持各种不同通信缓冲区／包(Buffer／Packet)的协议层。ipOS所采用的数据结构、网络缓冲区(Netbuf)为此类问题提供了一个有力且灵活的解决方案，与此同时达到了最少使用存储器的目的。

ipOS支持单任务与多任务操作模式。要使用单任务模式可在配置工具中关闭多任务选项。在单任务模式下，需要尽可能快地轮询调用每个物理接口和一些操作系统函数。由于仅有一个任务，在轮询循环(Polling loop)中，任何被直接或间接调用的函数必须尽可能快地返回，因为这些函数阻碍了其它系统进程的继续进行。函数在等待I／0时，不能阻塞进程的执行，这是最重要的。

3 10Base-T以太网的软件执行

3.1硬件需求

要给10Base-T以太网设置串化器／解串器(Ser／Des)，来自差分线接收器或片上比较器的输人数据端应连接到IP2022 Ser／Des接收器的输入端，以太网的接收／发送信号要匹配Ser／Des指定的管脚。扁平型电感这些模压电感器管脚通过一个带有终端的变压器连接到一个RJ45插座。IP2022与以太网接口连接示意图如图1所示。

在这个实现中，IP2022在单个芯片上从以太网MAC／PHY层到应用层完成了网络互连的所有方面。10Base-T以太网的实现利用了IP2022片内Ser／Des单元，从而使外围器件最少。

IP2022工作电压为2．5V。在这个设计中，以太网接口需要5V电压而IP2022 I／0却工作在2．5V上，因此必须选择一个正确转换匝数的以太网变压器。所选的变压器或者能接受2．5V输入，或者可在电路中插入一个5V的TTL缓冲器来允许使用1：1的变压器。另一种方法是使IP2022的I／0工作在3．3V上，使用一个5V的CMOS缓冲器。在这个设计中，选择了一个1：1的变压器，因为它们更易购买，且价格合算；还有，大多数带有内置变压器的RJ45连接器仅在较为流行的1：1转换配置中有用，通过去掉电路中的缓冲器，可进一步简化电路。

3.2软件功能

以太网软件执行以下操作

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