网卡搭建新通道

一、网卡工作基本原理
1.网络模型
1.1 OSI七层模型
OSI(Open SystemInterconnection)，开放式系统互联参考模型 。它把网络协议从逻辑上分为了7层。
通过七个层次使不同的系统网络之间实现可靠的通讯。
1.2 Linux四层模型
OSI参考模型的过于庞大、复杂招致了许多批评。与此对照，由技术人员自己开发的TCP/IP协议栈获得了更为广泛的应用。


2.网卡硬件结构

网卡的实质就是MAC通过MII接口控制PHY的过程

2.1 DM9000硬件结构

MAC属于数据链路层，PHY数据物理层

2.2 MAC
MAC主要负责数据帧的构建、数据差错检查、传送控制等。


2.3 PHY
PHY是物理接口收发器，属于物理层，当它收到MAC过来的数据时，它会去加上校验码，然后按照物理层的规则进行数据编码，再发送到传输介质上。接收过程则相反


2.4 MII
MII：媒体独立接口, “媒体独立”表明MAC一定情况下，任何类型的PHY设备都可以正常工作。


3.DM9000工作特性
3.1 编程接口

DM9000只有两种接口：INDEX接口（偏移接口）、数据接口（内容接口）
2440平台片选为什么是0x2开头的，DM9000连接的2440是CS4，而CS4是片选4（nGCS4），对应的基地址是0x20000000
为什么是300：打开DM9000芯片手册，300H是芯片的基地址。
为什么是4：DM9000传输数据是用SD0~SD15,cmd位来决定使用INDEX端口或者数据端口。

二、DM9000驱动程序设计
  1. /*
  2.  * dm9000.c
  3.  *
  4.  * Created on: 2016-11-25
  5.  * Author: root
  6.  */
  7. #include "dm9000.h"

  9. #define DM_ADD (*((volatile unsigned short *)0x20000300))
  10. #define DM_DATA (*((volatile unsigned short *)0x20000304))

  12. #define BWSCON (*(volatile unsigned long*) 0x48000000)
  13. #define BANKCON4 (*(volatile unsigned long*) 0x48000014)
  14. #define GPFCON (*(volatile unsigned long*) 0x56000050)
  15. #define EXTINT0 (*(volatile unsigned long*) 0x56000088)
  16. #define INTMSK (*(volatile unsigned long*) 0X4A000008)
  17. #define EINTMASK (*(volatile unsigned long*) 0x560000A4)
  18. #define SRCPND (*(volatile unsigned long*) 0X4A000000)
  19. #define INTPND (*(volatile unsigned long*) 0X4A000010)
  20. #define EINTPEND (*(volatile unsigned long*) 0x560000A8)

  22. typedef unsigned char u8;
  23. typedef unsigned short u16;
  24. typedef unsigned int u32;

  26. u8 mac_addr[6] = {9,8,7,6,5,4};
  27. u8 buffer[1000];

  29. void cs_init()
  30. {
  31.     //设置bank4为16位长度
  32.     BWSCON = BWSCON & (~(0x3<<16));
  33.     BWSCON = BWSCON | (0x01<<16);
  34.     //设置时钟
  35.     BANKCON4 = (0x0<<13)|(0x0<<11)|(0x7<<8)|(0x1<<6)|(0x0<<4)|(0x0<<2)|(0x0<<0);
  36. }

  38. void int_init()
  39. {
  40.     //配置GPF7为EINT7
  41.     GPFCON = GPFCON & (~(0X3)<<14);
  42.     GPFCON = GPFCON | ((0X2)<<14);

  44.     EXTINT0 = EXTINT0 & (~(0X7)<<28);
  45.     EXTINT0 = EXTINT0 | ((0X1)<<28);

  47.     INTMSK = INTMSK & (~(1<<4));
  48.     EINTMASK = EINTMASK & (~(0x1<<7));

  50.     SRCPND = (1<<4);
  51.     INTPND = (1<<4);
  52. }

  54. //dm9000寄存器读取函数
  55. void dm9000_reg_write(u16 reg, u16 data)
  56. {
  57.     DM_ADD = reg;
  58.     DM_DATA = data;
  59. }

  61. //dm9000寄存器写入函数
  62. u8 dm9000_reg_read(u16 reg)
  63. {
  64.     DM_ADD = reg;
  65.     return DM_DATA;
  66. }

  68. void dm9000_reset()
  69. {
  70.     //设置成输出
  71.     dm9000_reg_write(DM9000_GPCR, GPCR_GPIO0_OUT);
  72.     //写0清零POWER_DOWN信号，使PHY使活动的
  73.     dm9000_reg_write(DM9000_GPR, 0);
  74.     //软件重启，MAC Internal loopback模式，重启
  75.     dm9000_reg_write(DM9000_NCR, (NCR_LBK_INT_MAC | NCR_RST));
  76.     //重新复位（第二次）
  77.     dm9000_reg_write(DM9000_NCR, 0);
  78.     dm9000_reg_write(DM9000_NCR, (NCR_LBK_INT_MAC | NCR_RST));
  79. }

  81. void dm9000_probe(void)
  82. {
  83.     u32 id_val;
  84.     //读取供应商的值，并比较
  85.     id_val = dm9000_reg_read(DM9000_VIDL);
  86.     id_val |= dm9000_reg_read(DM9000_VIDH) << 8;
  87.     id_val |= dm9000_reg_read(DM9000_PIDL) << 16;
  88.     id_val |= dm9000_reg_read(DM9000_PIDH) << 24;
  89.     if (id_val == DM9000_ID) {
  90.         printf("dm9000 is found!\n");
  91.         return;
  92.     } else {
  93.         printf("dm9000 is not found!\n");
  94.         return;
  95.     }
  96. }

  98. void dm9000_init()
  99. {
  100.     u32 i;
  101.     /*设置片选*/
  102.     cs_init();

  104.     /*中断初始化*/
  105.     int_init();

  107.     /*复位设备*/
  108.     dm9000_reset();

  110.     /*捕获dm9000*/
  111.     dm9000_probe();

  113.     /*MAC初始化*/
  114.     /* Program operating register, only internal phy supported */
  115.     dm9000_reg_write(DM9000_NCR, 0x0);
  116.         /* TX Polling clear */
  117.     dm9000_reg_write(DM9000_TCR, 0);
  118.         /* Less 3Kb, 200us */
  119.     dm9000_reg_write(DM9000_BPTR, BPTR_BPHW(3) | BPTR_JPT_600US);
  120.         /* Flow Control : High/Low Water */
  121.     dm9000_reg_write(DM9000_FCTR, FCTR_HWOT(3) | FCTR_LWOT(8));
  122.         /* SH FIXME: This looks Flow Control */
  123.     dm9000_reg_write(DM9000_FCR, 0x0);
  124.         /* Special Mode */
  125.     dm9000_reg_write(DM9000_SMCR, 0);
  126.         /* clear TX status */
  127.     dm9000_reg_write(DM9000_NSR, NSR_WAKEST | NSR_TX2END | NSR_TX1END);
  128.         /* Clear interrupt status */
  129.     dm9000_reg_write(DM9000_ISR, ISR_ROOS | ISR_ROS | ISR_PTS | ISR_PRS);

  131.     /*填充MAC地址*/
  132.     /* fill device MAC address registers */
  133.     for (i = 0; i < 6; i++)
  134.         dm9000_reg_write(DM9000_PAR + i, mac_addr[i]);
  135.     /*多播地址
  136.     for (i = 0, oft = 0x16; i < 8; i++, oft++)
  137.         dm9000_reg_write(oft, 0xff);
  138.     */

  140.     /*激活dm9000*/
  141.     /* Activate DM9000 */
  142.     /* RX enable */
  143.     dm9000_reg_write(DM9000_RCR, RCR_DIS_LONG | RCR_DIS_CRC | RCR_RXEN);
  144.     /* Enable TX/RX interrupt mask */
  145.     dm9000_reg_write(DM9000_IMR, IMR_PAR);
  146. }

  148. void dm9000_tx(u8 *data,u32 length)
  149. {
  150.     u32 i;
  151.     /*禁止中断*/
  152.     dm9000_reg_write(DM9000_IMR, 0x80);
  153.     /*写入发送数据的长度*/
  154.     dm9000_reg_write(DM9000_TXPLL, length & 0xff);
  155.     dm9000_reg_write(DM9000_TXPLH, (length >> 8) & 0xff);
  156.     /*写入待发送的数据*/
  157.     DM_ADD = DM9000_MWCMD;
  158.     for(i=0;i<length;i+=2)
  159.     {
  160.         DM_DATA = data[i] | (data[i+1]<<8);
  161.     }
  162.     /*启动发送*/
  163.     dm9000_reg_write(DM9000_TCR, TCR_TXREQ);
  164.     /*等待发送结束*/
  165.     while(1)
  166.     {
  167.         u8 status;
  168.         status = dm9000_reg_read(DM9000_TCR);
  169.         if((status & 0x01) == 0x00)
  170.             break;
  171.     }
  172.     /*清除发送状态*/
  173.     dm9000_reg_write(DM9000_NSR, 0x2c);
  174.     /*恢复中断使能*/
  175.     dm9000_reg_write(DM9000_IMR, 0x81);
  176. }

  178. #define PTK_MAX_LEN 1522

  180. u32 dm9000_rx(u8 *data)
  181. {
  182.     u8 status,len;
  183.     u16 tmp;
  184.     u32 i;
  185.     /*判断是否产生中断，且清除*/
  186.     if(dm9000_reg_read(DM9000_ISR) & 0x01)
  187.         dm9000_reg_write(DM9000_ISR, 0x01);
  188.     else
  189.         return 0;
  190.     /*空读*/
  191.     dm9000_reg_read(DM9000_MRCMDX);
  192.     /*读取状态，读取包长度*/
  193.     status = dm9000_reg_read(DM9000_MRCMD);
  194.     len = DM_DATA;
  195.     /*读取包的数据*/
  196.     if(len<PTK_MAX_LEN)
  197.     {
  198.         for(i=0;i<len;i+=2)
  199.         {
  200.             tmp = DM_DATA;
  201.             data[i] = tmp & 0x0ff;
  202.             data[i+1] = tmp>>8 & 0x0ff;
  203.         }
  204.     }
  205. }

  207. void int_issue()
  208. {
  209.     u32 i;
  210.     i = dm9000_rx(buffer);

  212.     SRCPND = (1<<4);
  213.     INTPND = (1<<4);
  214.     EINTPEND |= 1<<7;
  215. }

三、ARP协议实现
1.ARP协议介绍
1.1 以太网通讯
在计算机网络中，数据发送的过程，就是一个把数据按照各层协议层层封装的过程。在这个过程中，最终要使用的协议通常是以太网协议（数据链路层协议）。


1.2 以太网包格式

目的MAC地址：接收者的物理地址
源MAC地址：发送者的物理地址
类型：标明高层的数据使用的协议类型
数据：高层的数据
CRC：校验码

1.3 ARP功能
在以太网络中，每台计算机的唯一身份标示是MAC地址（物理层的地址），两台计算机要进行通讯，也必须知道对方的MAC地址，但是用户通常只知道对方的IP地址，这个时候，就可以利用ARP（地址解析协议）来向局域网中的所有计算机发送ARP请求包，收到请求包且满足条件的计算机将回复ARP应答包，告知其MAC地址。所以ARP协议是一种利用IP地址或者MAC地址的协议。

1.4 ARP格式

ARP包分为请求包和应答包，通过OP字段来区别。（网络层）
发送包(A->B)：
以太网的头部：以太网目的地址、以太网源地址、帧类型。
硬件地址长度：就是MAC地址长度
发送端以太网地址、发送端IP地址：如果A发送给B，这里填写的应该是A的地址
目的以太网地址：应该填写的是全FFFFF，找的使所有的连接设备。
目的IP地址：应该是B的IP地址
应答包(B->A)：
发送端以太网地址、发送端IP地址：此时应该是B的地址
目的以太网地址：A的目的以太网地址（从发送包中获得）
目的IP地址：应该是A的IP地址

1.5 编写实现ARP
开发板做一台主机，PC做一台主机。
①开发板发送ARP请求包（pc），PC会往开发板回应答包。
②开发板提取PC中的MAC地址打印出来。



posted @ 2017-08-15 09:08  习惯就好233  阅读(276)  评论(0)  编辑  收藏  举报