吴昊，严胜刚，薛双喜

（西北工业大学 航海学院，陕西 西安 710072）

现代数据采集领域中，越来越多的现场采集设备需要扩展网络功能以实现远程控制和数据传输。以太网以其成本低、易于集成和传输距离较远的优势得到了广泛应用[1]。传统的以太网解决方案是利用主控芯片连接物理层接口，在主控芯片内编写以太网协议来实现的，这种方法开发周期较长，难度较大，且由于以太网协议程序比较繁琐，运行起来不太稳定。而利用硬件协议栈芯片，只需要通过简单的配置和外部线路连接就可以实现以太网的数据传输功能，这种方法开发难度小、集成度高且运行稳定，已成为实现以太网数据传输的首选方案[2]。

鉴于此，文中设计了一个利用可编程逻辑器件控制W5300以TCP/IP为协议进行以太网数据传输的系统。其中，TCP/IP协议栈的处理交由硬件协议栈芯片W5300来完成，FPGA只需控制W5300即可[3]。

1 芯片介绍

W5300是WIZnet公司的一款单芯片器件，采用0.18μm CMOS工艺，内部集成10/100M以太网控制器、MAC层协议和TCP/IP协议栈，主要应用于高集成、高稳定、高性能和低成本的嵌入式系统中。其主要性能特点[4-5]如下：

1）支持硬件 TCP/IP 协议栈：TCP、UDP、ICMP、IPv4、ARP，IGMP、PPPoE；

2）支持8路独立的网络连接端口SOCKETs同时工作；

3）内部拥有128 k字节TX/RX存储器用于数据通信，并可根据端口数据吞吐量灵活分配TX/RX存储器空间大小；

4）支持2种主机接口模式（直接寻址模式和间接寻址模式）；

5）支持16/8 bit数据总线，传输速率高达50 Mbps；

6）支持第三方物理（PHY）接口。

2 系统硬件设计

在硬件设计时选择利用FPGA做为主控芯片，实现对W5300寄存器的读写及功能配置，其系统硬件结构如图1所示。……