嵌入式以太网控制器的设计.doc

以太网学习板程序说明 注意：单片机程序在wave_project文件夹下。Keil C的版本信息如下： 有用户反应，该代码在最新版本里编译出来烧进去后不能正常运行。请特别注意！上图的Keil C版本在本光盘已经附带。 1、初始化 初始化部分包括8019AS的初始化、W78E516B定时器初始化、系统内存空间分配等。 RTL8019AS内部有两块RAM区。一块16K字节，地址为0x4000～0x7fff；一块32字节，为寄存器区，地址为0x0000～0x001f。RAM按页存储，每256字节为一页。一般将RAM的前12页（即0x4000～0x4bff）存储区作为发送缓冲区；后52页（即0x4c00～0x7fff）存储区作为接收缓冲区。寄存器分为4页：PAGE0、PAGE1、PAGE2、PAGE3，由RTL8019AS的CR（Command Register命令寄存器）中的PS1、PS0位来决定要访问的页。但与NE2000兼容的寄存器只有前3页，PAGE3是RTL8019AS自己定义的，对于其他兼容NE2000的芯片如DM9008无效。远程DMA地址包括10H～17H，都可以用来做远程DMA端口，只要用其中的一个就可以了。复位端口包括18H～1FH共8个地址，功能一样，用于RTL8019AS复位。 8019AS的初始化如下： （1）、复位8019，再使网卡处于停机模式，延时10ms确保芯片处于停机模式； （2）、设置芯片的发送缓冲区和接收缓冲区大小。0x40-0x4B为网卡的发送缓冲区，共12页，刚好可以存储2个最大的以太网包；使用0x4c－0x7f为网卡的接收缓冲区，共52页； （3）、设置芯片MAC地址； （4）、设置芯片工作于8位DMA工作方式 （5）、设置其他工作寄存器，然后使芯片处于正常工作模式。 2、太网包的收发 对以太网包的收发是实现该系统功能的基础，更高层数据通信协议ARP、IP、ICMP、TCP、UDP的实现都必须以这个为基础。 在本系统中，以太网的数据包格式采用802。3。它的帧结构如图3所示。物理信道上的收发操作均使用这个帧格式。其中，前导序列、帧起始位、CRC校验由硬件自动添加/删除，与上层软件无关。收到的数据包格式并不是802.3帧的真子集，而是如图4所示。8019自动添加了“接收状态、下一页指针、以太网帧长度(以字节为单位)”三个数据成员(共4字节)当然，发送数据包的格式是802.3帧的真子集，如图3所示。 图3 802.3帧结构 图4 8019AS接收帧结构 图5 8019AS发送帧结构 将待发送的数据按发送的帧格式封装，通过远程DMA通道送到RTL8019AS中的发送缓存区，然后发出传送命令，就完成帧的发送。需要设置以太网目的地址、以太网源地址、协议类型，再按所设置的协议类型来设置数据段。之后启动远程DMA，数据写入RTL8019AS的RAM，再启动本地DMA，将数据发送网上。 在本系统中，通过对CURR是否为BNRY+1来判断是否收到新的数据包。CURR是网卡写内存的指针，它指向当前正在写的页的下一页，网卡写完接收缓冲区一页，就将这个页地址加一。BNRY要由用户来操作。用户从网卡读走一页数据，要将BNRY加一，然后再写到BNRY寄存器。初始化是将CURR= BNRY+1。当收到新的包时，上述条件不成立，因此查询上述两个寄存器可以判断是否收到新的数据包。当收到新的数据包时，先通过DMA方式读出包的前18个字节，该18个字节包括读状态、包长度、下页地址、发送/接收端MAC地址，以及协议类型。通过这些信息可以决定该包是否有效、将包交给哪个高层协议处理等。 3、ARP及PING的实现 ARP即 “地址解析协议”，本质是完成32位IP地址到以太网48位物理地址的映射。考虑到51单片机资源有限，ARP协议实现了学习、老化、更新、溢出等算法。 PING程序所用到的协议为ICMP协议。完整ping过程主要用4个函数实现。Ping请求(PingRequest（）)、Ping应答(PingAnswer（）)、收到应答后回显(PingEcho（）)、定时操作(PingCycle（）)，各个函数的功能如图6所示. ???? 图6 A ping B过程 PingRequest完成Ping请求。当输入Ping命令后，调用此函数，发出请求包。PingAnswer完成Ping应答。它工作在后台，每当收到发给自己IP的请求包就自动应答。PingEcho显示应答信息。每当收到应答就立即显示相关信息。PingCycle定时操作pingbuf记录缓冲区。每100毫秒钟扫描一次，并根据当前情况和状态进行状态变迁。 图7 pingbuf记录缓冲区格式 在发出Ping命令后，为了不使处理器一直在等待回应而浪费CPU资