Mini2440裸机开发之DM9000

网络对于嵌入式系统来说必不可少。可是S3C2440没有集成以太网接口，所以要想使S3C2440具备以太网的功能，就必须扩展网卡接口。我们使用的Mini2440就是外接DM9000EP，使其可以与以太网相连接。DM9000和DM9000EP主要是封装不一样，其他基本都是一样的。

一、DM9000介绍

1.1 概述

DM9000是一款完全集成的、性价比高、引脚数少、带有通用处理器接口的单芯片快速以太网MAC控制器。一个10/100M自适应的PHY和4K DWORD值的SRAM 。它是出于低功耗和高性能目的的设计，其IO端口支持3.3V与5V容限值。

DM9000提供了MII接口，来连接所有提供支持MII接口功能的HPNA网络设备或其他收发器。

此外DM9000支持8位， 16位和32位接口访问内部存储器，以支持不同的处理器。

DM9000物理协议层接口完全支持使用10MBps下3类、4类、5类非屏蔽双绞线和100MBps下5类非屏蔽双绞线。这是完全符合IEEE 802.3u规格。它的自动协调功能将自动完成配置以最大限度地适合其线路带宽。还支持IEEE 802.3x全双工流量控制。

DM9000具有以下特性：

100引脚LQFP封装；
支持处理器接口：I/O口的字节或字命令对内部存储器进行读写操作（比如外接S3C2440）；
集成自适应10/100M收发器（PHYceiver）
支持MII接口（支持外接支持MII接口的收发器）
支持背压模式半双工流量控制模式
IEEE802.3x全双工模式的流量控制
支持4个通用输入输出口
集成4K双字SRAM
支持自动加载EEPROM里面生产商ID和产品ID

1.2 模块图

工作实质就是MAC通过MII控制PHY的过程。

这张图的左侧是一个收发器，有TX、RX引脚，类似于我们的串口，不难想象，这里最终是和网线连接的，用来接收和发送数据。

而右侧是处理器接口，当然是可以用来连接S3C2440处理器的，处理器可以直接对SRAM读取和写入，从而控制数据的接收和发送。

1.3 网卡和网络模型的映射关系

MAC对应的是数据链路层，PHY对应的是物理层。

1.4 MAC的工作原理

当网络协议栈的IP包送到网卡的时候，先要到达MAC，MAC就根据数据链路层的协议对接收到的数据进行封装，将IP包封装成以太网包，完成数据帧的构建。当然它还具备数据纠错以及传送控制等功能。

1.5 关于PHY

PHY是物理接口收发器，主要和实际的传输硬件打交道。它接收到来自MAC的以太网包，先加上校检码。然后按照物理层的规则进行数据编码，然后传输到物理介质，接受过程则与之相反。

1.6 Mini2440硬件接线

DM9000与S3C2440接线关系：

SD0~SD15：16位地址、数据线，由CMD引脚决定访问类型，连接S3C2440的LDDATA0~LDATA15；
CMD：命令线，当CMD为高表示传输的是数据，CMD为低表示传输的是地址，连接S3C2440的LADDR2（PC16）；
INT：中断引脚，连接S3C2440的EINT7（GPF7）；
IOR#：读引脚，连接S3C2440的nOE（GPC5）;
IOW#：写引脚，连接S3C2440的nWE（GPE6）;
AEN：片选，连接S3C2440的bank4的片选引脚LnGCS4（GPA15）；

我们可以把网卡设备看做16位ROM存储器，S3C2440内存访问引脚与DM9000引脚相连：

1.6.1 DM9000和HR911103A之间只有6根接线

DM9000	HR911103A
TXO+	TX+
TXO-	TX-
RXI+	RX+
RXI-	RX-
SPEED#、WACKUP、LINK_O（只焊接了SPEED）	NETLINK
LINK_ACT#	NETACT

一般来说网卡都有两个LED指示灯、一个亮绿灯、一个亮橙灯；

绿灯：代表连接指示灯LINK ，也就是电路原理图中NETLINK所连接的YLEDK；连接指示灯亮，表示网卡与网络连接状况良好；
橙灯：代表信号传输指示灯ACT，也就是电路原理图中NETACT所连接的GLEDK；信号传输指示灯闪烁表示网卡正在进行数据传输，同时灯的闪烁频率随数据传输的大小而变化，通信量大的闪烁频率快；

灯不亮原因：

线路问题：网线没插好，网线老化，水晶头接触不良，信号干扰等线路问题都可能引起网络连接信号中断或不能定，导致网卡灯不亮；
网卡驱动程序：没有正常安装驱动网卡导致没法工作，当然网卡灯就不亮了，这也是常见的网卡故障；

HR911103A是网络插座变压器，使用RJ45接口，外接RJ4水晶头，也就是我们的网线。

1.6.2 DM9000 10/100M 物理层与光纤接口

24	SD	I	光纤信号检测 PECL电平信号，显示光纤接收是否有效
25	DGGND	P	带隙地信号线
26	BGRES	I/O	带隙引脚
27	AVDD	P	带隙与电源保护环
28	AVDD	P	接收端口电源
29	RXI+	I	物理层接收端的正极
30	RXI-	I	物理层接收端的负极
31	AGND	P	接收端口地
32	AGND	P	发送端口地
33	TXO+	O	物理层发送端口正极
34	TXO-	O	物理层发送端口负极
35	AVDD	P	发送端口电源

1.6.3 DM9000 LED引脚

60	SPEED#	O	低电平指示100M带宽指示，高电平指示10M带宽
61	DUP#	O	全双工指示LED LED模式0时，低电平显示工作在10M带宽，或在100M带宽浮动
62	LINK_ACT#	O	连接LED，在模式0时，只作物理层的载波监听检测连接状态

1.7 DM9000引脚介绍(使用的引脚标红)

I=输入 O=输出 I/O=输入/输出 O/D=漏极开路 P=电源 LI=复位锁存输入 #=普遍低电位。

1.7.1 MII接口相关引脚（未使用）

引脚号	引脚名	I/O	功能描述
37	LINK_I	I	外部MII接口器件连接状态
38、39、40、41	RXD [3:0]	I	外部MII接口接收数据 4位半字节输入（同步于接收时钟）
43	CRS	I/O	外部MII接口的载波检测
44	COL	I/O	外部MII接口的冲突检测，输出到外部设备
45	RX_DV	I	外部MII接口数据有效信号
46	RX_ER	I	外部MII接口接收错误
47	RX_CLK	I	外部MII接口接收时钟
49	TX_CLK	I/O	外部MII接口发送时钟
50～53	TXD[3:0]	O	外部MII接口发送数据低4位输出 TXD[2:0]决定内部存储空间基址：TXD [2:0]) * 10H + 300H
54	TX_EN	I/O	外部MII传输使能
56	MDIO	I/O	外部MII接口串行数据通信
57	MDC	O	外部MII串行数据通信口时钟，且与中断引脚有关该引脚高电平时候，中断引脚低电平有效；否则高有效

注意：以上介质无关端口都内部自带60K 欧姆的下拉电阻。

1.7.2 处理器接口相关引脚（使用）

1	IOR#	I	处理器读命令低电平有效，极性能够被EEPROM修改，详细请参考对EEPROM内容的描述
2	IOW#	I	处理器写命令低电平有效，同样能修改极性
3	AEN#	I	芯片选择，低电平有效
4	IOWAIT	O	处理器命令就绪当上一指令没有结束，该引脚电平拉低表示当前指令需要等待
14	RST	I	硬件复位信号，高电平有效复位
6~13 82~89	SD0~15	I/O	0~15位的数据地址复用总线,由CMD引脚决定当期访问类型
93~98	SA4~9	I	地址线4~9；仅作芯片选择信号 SA9、SA8高电平、SA7和AEN低电平、SA6~SA4搭配TXD2~0，则DM9000被选中
92	CMD	I	访问类型高电平是访问数据端口；低电平是访问地址端口
91	IO16	O	字命令标志，默认低电平有效当访问外部数据存储器是字或双字宽度时，被置位
100	INT	O	中断请求信号高电平有效，极性能修改
37~53 56	SD31~16	I/O	双字模式，高16位数据引脚
57	IO32	O	双字命令标志，默认低电平有效

注意：以上引脚除去SD8,SD9和IO16，都内部自带60K 欧姆的下拉电阻

1.7.3 电源引脚（使用）

5,20,36,55, 72,90,73	DVDD	P	数字电源
15,23,42,58 63,81,99,76	DGND	P	数字地

1.7.4 时钟引脚（使用）

21	X2_25M	O	25M晶振输出
22	X1_25M	I	25M晶振输入
59	CLK20MO	O	20M晶振再生输出给外部MII设备，自带60K欧姆下拉电阻

1.7.5 各种其他功能引脚

16~19	TEST1~4	I	工作模式 Test1~4(1,1,0,0)正常工作状态
48	TEST5	I	必须接地
68~69	GPIO0~3	I/O	通用I/O端口　　通用端口控制寄存器和通用端口寄存器能编程该系列引脚　　GPIO0默认输出为高来关闭物理层和其他外部介质无关器件　　GPIO1~3默认为输入引脚
78	LINK_O	O	电缆连接状态显示输出，高电平有效
79	WAKEUP	O	流出一个唤醒信号当唤醒事件发生内置60K欧姆的下拉电阻
80	PW_RST#	I	上电复位低电平激活DM9000的重新初始化，5us后初始化当该引脚测试到电平变化
74，75，77	NC		无用

二、DM9000 寄存器

DM9000包含一系列可被访问的控制状态寄存器，这些寄存器是字节对齐的，他们在硬件或软件复位时被设置成初始值。以下为DM9000的寄存器功能详解。

2.1 NCR （00H）：网络控制寄存器（Network Control Register ）

位	名称	描述	默认值
7	EXT_PHY	选择外部PHY，0选择内部PHY，不受软件复位影响	0 RW
6	WAKEEN	事件唤醒使能，1使能，0禁止并清除事件唤醒状态，不受软件复位影响	0 RW
5	保留	保留	0 RO
4	FCOL	强制冲突模式，用于用户测试	0 RW
3	FDX	全双工模式。内部PHY模式下只读，外部PHY下可读写	0 RW
2-1	LBK	回环模式（Loopback） 00通常 01MAC内部回环 10内部PHY 100M模式数字回环 11保留	00 RW
0	RST	软件复位，10us后自动清零	0 RW

2.2 NSR （01H）：网络状态寄存器（Network Status Register ）

位	名称	默认值	描述
7	SPEED	0 RO	媒介速度，在内部PHY模式下，0为100Mbps，1为10Mbps。当LINKST=0时，此位不用.
6	LINKST	0 RO	连接状态，在内部PHY模式下，0为连接失败，1为已连接
5	WAKEST	0 RW/C1	唤醒事件状态。读取或写1将清零该位。不受软件复位影响
4	保留	0 RO	保留
3	TX2END	0 RW/C1	TX(发送）数据包2完成标志，读取或写1将清零该位。数据包指针2传输完成
2	TX1END	0 RW/C1	TX(发送）数据包1完成标志，读取或写1将清零该位。数据包指针1传输完成
1	RXOV	0 RO	RX（接收）FIFO（先进先出缓存）溢出标志
0	保留	0 RO	保留

位3:2写1清除数据包发送完标志位。

2.3 TCR（02H）：发送控制寄存器（TX Control Register）

位	名称	默认值	描述
7	保留	0 RO	保留
6	TJDIS	0 RW	Jabber传输使能。1禁止Jabber传输定时器（2048字节），0使能
5	EXCECM	0 RW	额外冲突模式控制。0当额外的冲突计数多于15则终止本次数据包，1始终尝试发发送本次数据包
4	PAD_DIS2	0 RW	禁止为数据包指针2添加PAD
3	CRC_DIS2	0 RW	禁止为数据包指针2添加CRC校验
2	PAD_DIS2	0 RW	禁止为数据包指针1添加PAD
1	CRC_DIS2	0 Rw	禁止为数据包指针1添加CRC校验
0	TXREQ	0 Rw	TX（发送）请求。发送完成后自动清零该位

2.4 TSR_I（03H）：数据包指针1的发送状态寄存器1（TX Status Register I）

位	名称	默认值	描述
7	TJTO	0 RO	Jabber传输超时。该位置位表示由于多于2048字节数据被传输而导致数据帧被截掉
6	LC	0 RO	载波信号丢失。该位置位表示在帧传输时发生红载波信号丢失。在内部回环模式下该位无效
5	NC	0 RO	无载波信号。该位置位表示在帧传输时无载波信号。在内部回环模式下该位无效
4	LC	0 RO	冲突延迟。该位置位表示在64字节的冲突窗口后又发生冲突
3	COL	0 RO	数据包冲突。该位置位表示传输过程中发生冲突
2	EC	0 RO	额外冲突。该位置位表示由于发生了第16次冲突（即额外冲突）后，传送被终止
1-0	保留	0 RO	保留

2.5 TSR_II（04H）：数据包指针2的发送状态寄存器2（TX Status Register II）

位	名称	默认值	描述
7	TJTO	0 RO	Jabber传输超时。该位置位表示由于多于2048字节数据被传输而导致数据帧被截掉
6	LC	0 RO	载波信号丢失。该位置位表示在帧传输时发生红载波信号丢失。在内部回环模式下该位无效
5	NC	0 RO	无载波信号。该位置位表示在帧传输时无载波信号。在内部回环模式下该位无效
4	LC	0 RO	冲突延迟。该位置位表示在64字节的冲突窗口后又发生冲突
3	COL	0 RO	数据包冲突。该位置位表示传输过程中发生冲突
2	EC	0 RO	额外冲突。该位置位表示由于发生了第16次冲突（即额外冲突）后，传送被终止
1-0	保留	0 RO	保留

2.6 RCR（05H）：接收控制寄存器（RX Control Register ）

位	名称	默认值	描述
7	保留	0 RO	保留
6	WTDIS	0 RW	看门狗定时器禁止。1禁止，0使能
5	DIS_LONG	0 RW	丢弃长数据包。1为丢弃数据包长度超过1522字节的数据包
4	DIS_CRC	0 RW	丢弃CRC校验错误的数据包
3	ALL	0 RW	忽略所有多点传送
2	RUNT	0 RW	忽略不完整的数据包
1	PRMSC	0 Rw	混杂模式（Promiscuous Mode）
0	RXEN	0 Rw	接收使能

2.7 RSR（06H）：接收状态寄存器（RX Status Register ）

位	名称	默认值	描述
7	RF	0 RO	不完整数据帧。该位置位表示接收到小于64字节的帧
6	MF	0 RO	多点传送帧。该位置位表示接收到帧包含多点传送地址
5	LCS	0 RO	冲突延迟。该位置位表示在帧接收过程中发生冲突延迟
4	RWTO	0 RO	接收看门狗定时溢出。该位置位表示接收到大于2048字节数据帧
3	PLE	0 RO	物理层错误。该位置位表示在帧接收过程中发生物理层错误
2	AE	0 RO	对齐错误（Alignment）。该位置位表示接收到的帧结尾处不是字节对齐，即不是以字节为边界对齐
1	CE	0 RO	CRC校验错误。该位置位表示接收到的帧CRC校验错误
0	FOE	0 RO	接收FIFO缓存溢出。该位置位表示在帧接收时发生FIFO溢出

2.8 ROCR（07H）：接收溢出计数寄存器（Receive Overflow Counter Register）

位	名称	默认值	描述
7	RXFU	0 R/C	接收溢出计数器溢出。该位置位表示ROC（接收溢出计数器）发生溢出
6:0	ROC	0 R/C	接收溢出计数器。该计数器为静态计数器，指示FIFO溢出后，当前接收溢出包的个数

2.9 BPTR（08H）：背压门限寄存器（Back Pressure Threshold Register）

位

名称

默认值

描述

7:4

BPHW

3H RW

背压门限最高值。

当接收SRAM空闲空间低于该门限值，则MAC将产生一个拥挤状态。

默认值为3H，即3K字节空闲空间。不要超过SRAM大小

3:0

JPT

7H RW

拥挤状态时间。默认为200us。

0000 为5us 0001为10us

0010为15us 0011为25us

0100为50us 0101为100us

0110为150us 0111为 200us

1000为250us 1001为300us

1010为350us 1011为400us

1100为450us 1101为500us

1110为550us，1111为600us

2.10 FCTR（09H）：溢出控制门限寄存器（Flow Control Threshold Register）

位

名称

默认值

描述

7:4

HWOT

3H RW

接收FIFO缓存溢出门限最高值。

当接收SRAM空闲空间小于该门限值，则发送一个暂停时间（pause_time）为FFFFH的暂停包。

若该值为0，则无接收空闲空间。

默认值为3H，即3K字节空闲空间。不要超过SRAM大小

3:0

LWOT

8H RW

接收FIFO缓存溢出门限最低值。

当接收SRAM空闲空间大于该门限值，则发送一个暂停时间（pause_time）为0000H的暂停包。

当溢出门限最高值的暂停包发送之后，溢出门限最低值的暂停包才有效。

默认值为8K字节。不要超过SRAM大小

2.11 RTFCR（0AH）：接收/发送溢出控制寄存器（RX/TX Flow Control Register）

位	名称	默认值	描述
7	TXP0	0 RW	发送暂停包。发送完成后自动清零，并设置TX暂停包时间为0000H
6	TXPF	0 RW	发送暂停包。发送完成后自动清零，并设置TX暂停包时间为FFFFH
5	TXPEN	0 RW	强制发送暂停包使能。按溢出门限最高值使能发送暂停包
4	BKPA	0 RW	背压模式。该模式仅在半双工模式下有效。当接收SRAM超过BPHW并且接收新数据包时，产生一个拥挤状态
3	BKPM	0 RW	背压模式。该模式仅在半双工模式下有效。当接收SRAM超过BPHW并数据包DA匹配时，产生一个拥挤状态
2	RXPS	0 R/C	接收暂停包状态。只读清零允许
1	RXPCS	0 RO	接收暂停包当前状态
0	FLCE	0 RW	溢出控制使能。1设置使能溢出控制模式

2.12 EPCR/PHY_CR（0BH）：EEPROM和PHY控制寄存器（EEPROM & PHY Control Register）

位	名称	默认值	描述
7:6	保留	0 RO	保留
5	REEP	0 RW	重新加载EEPROM。驱动程序需要在该操作完成后清零该位
4	WEP	0 RW	EEPROM写使能
3	EPOS	0 RW	EEPROM或PHY操作选择位。0选择EEPROM，1选择PHY
2	ERPRR	0 RW	EEPROM读，或PHY寄存器读命令。驱动程序需要在该操作完成后清零该位
1	ERPRW	0 RW	EEPROM写，或PHY寄存器写命令。驱动程序需要在该操作完成后清零该位
0	ERRE	0 RO	EEPROM或PHY的访问状态。1表示EEPROM或PHY正在被访问

2.13 EPAR/PHY_AR（0CH）：EEPROM或PHY地址寄存器（EEPROM & PHY Address Register）

位

名称

默认值

描述

7:6

PHY_ADR

01 RW

PHY地址的低两位（bit1，bit0），而PHY地址的bit[4:2]强制为000。

如果要选择内部PHY，那么此2位强制为01，实际应用中要强制为01

5:0

EROA

0 RW

EEPROM字地址或PHY寄存器地址

2.14 EPDRL/PHY_DRL（0DH）：EEPROM或PHY数据寄存器低半字节（EEPROM & PHY Low Byte Data Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	EE_PHY_L	X RW	EEPROM或PHY低字节数据

2.15 EPDRL/PHY_DRH（0EH）：EEPROM或PHY数据寄存器高半字节（EEPROM & PHY High Byte Data Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	EE_PHY_H	X RW	EEPROM或PHY高字节数据

2.16 WUCR（0FH）：唤醒控制寄存器（Wake Up Control Register）

位	名称	默认值	描述
7:6	保留	0 RO	保留
5	LINKEN	0 RW	使能“连接状态改变”唤醒事件。该位不受软件复位影响
4	SAMPLEEN	0 RW	使能“Sample帧”唤醒事件。该位不受软件复位影响
3	MAGICEN	0 RW	使能“Magic Packet”唤醒事件。该位不受软件复位影响
2	LINKST	0 RO	表示发生了连接改变事件和连接状态改变事件。该位不受软件复位影响
1	SAMPLEST	0 RO	表示接收到“Sample帧”和发生了“Sample帧”事件。该位不受软件复位影响
0	MAGICST	0 RO	表示接收到“Magic Packet”和发生了“Magic Packet”事件。该位不受软件复位影响

2.17 PAR（10H -- 15H）：物理地址（MAC）寄存器（Physical Address Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	PAB5	X RW	物理地址字节5（15H）
7:0	PAB4	X RW	物理地址字节4（14H）
7:0	PAB3	X RW	物理地址字节3（13H）
7:0	PAB2	X RW	物理地址字节2（12H）
7:0	PAB1	X RW	物理地址字节1（11H）
7:0	PAB0	X RW	物理地址字节0（10H）

用来保存6个字节的MAC地址。

2.18 MAR（16H -- 1DH）：多点发送地址寄存器（Multicast Address Register ）

位	名称	默认值	描述
7:0	MAR7	X RW	多点发送地址字节7（1DH）
7:0	MAR6	X RW	多点发送地址字节6（1CH）
7:0	MAR5	X RW	多点发送地址字节5（1BH）
7:0	MAR4	X RW	多点发送地址字节4（1AH）
7:0	MAR3	X RW	多点发送地址字节3（19H）
7:0	MAR2	X RW	多点发送地址字节2（18H）
7:0	MAR1	X RW	多点发送地址字节1（17H）
7:0	MAR0	X RW	多点发送地址字节0（16H）

2.19 GPCR（1EH）：GPIO控制寄存器（General Purpose Control Register）

位

名称

默认值

描述

7:4

保留

0 RO

保留

3:0

GEP_CNTL

0001 RW

GPIO控制。

定义GPIO的输入输出方向。1为输出，0为输入。

GPIO0默认为输出做POWER_DOWN功能。其它默认为输入。因此默认值为0001

2.20 GPR（1FH）：GPIO寄存器（General Purpose Register）

位	名称	默认值	描述
7:4	保留	0 RO	保留
3:1	GEPIO3-1	0 RW	GPIO为输出时，相关位控制对应GPIO端口状态; GPIO为输入时，相关位反映对应GPIO端口状态;
0	GEPIO0	1 RW	功能同上。该位默认为输出1到POWER_DOWN内部PHY。若希望启用PHY，则驱动程序需要通过写“0”将PWER_DOWN信号清零。该位默认值可通过EEPROM编程得到。参考EEPROM相关描述

2.21 TRPAL（22H）：发送SRAM读指针地址寄存器（TX SRAM Read Pointer Address Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	TRPAH	00H RO	发送SRAM读指针地址低字节

2.22 TRPAH（23H）：发送SRAM读指针地址寄存器（TX SRAM Read Pointer Address Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	TRPAL	00H RO	发送SRAM读指针地址高字节

2.23 RWPAL（24H）：接收SRAM写指针地址寄存器（RX SRAM Write Pointer Address Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	RWPAL	X04HRO	接收SRAM写指针地址低字节

2.24 RWPAH（25H）：接收SRAM写指针地址寄存器（RX SRAM Write Pointer Address Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	RWPAH	OCH RO	接收SRAM写指针地址高字节

2.25 VID（28H -- 29H）：生产厂家序列号寄存器（Vendor ID Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	VIDH	0AH RO	生产厂家序列号高字节（29H）
7:0	VIDL	46H RO	生产厂家序列号低字节（28H）

2.26 PID（2AH --2BH）：产品序列号（Product ID Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	PIDH	90H RO	产品序列号高字节（2BH）
7:0	PIDL	00H RO	产品序列号低字节（2AH）

2.27 CHIPR（2CH）：芯片修订版本（CHIP Revision Register ）

位	名称	默认值	描述
7:0	CHIPR	00H R0	芯片修订版本

2.28 SMCR（2FH）：特殊模式控制寄存器（Special Mode Control Register）

位	名称	默认值	描述
7	SM_EN	0 RW	特殊模式使能
6:3	保留	0 WO	保留
2	FLC	0 RW	强制冲突延迟
1	FB1	0 RW	强制最长“Back-off”时间
0	FB0	0 RW	强制最短“Back-off”时间

2.29 MRCMDX（F0H）：存储器地址不变的读数据命令寄存器（Memory Data Read Command Without Address Increment Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	MRCMDX	X R0	从接收SRAM中读数据，读取之后，指向内部SRAM的读指针不变

2.30 MRCMD（F2H）：存储器读地址自动增加的读数据命令寄存器（Memory Data Read Command With Address Increment Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	MRCMD	X R0	从接收SRAM中读数据，读取之后，根据操作模式（8位、16位、32位）读指针分别增加1,2,或4

2.31 MRRL（F4H~F5H）：存储器读地址寄存器（Memory Data Read_ address Register）

位

名称

默认值

描述

7:0

MDRAH

00H R/W

存储器读地址高位。

若IMR的bit7=1，则该寄存器设置为0CH（F5H）

7:0

MDRAL

00H R/W

存储器读地址低位（F4H）

2.32 MWCMDX（F6H）：存储器读地址不变的读数据命令寄存器（Memory Data Write Command Without Address Increment Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	MWCMDX	X WO	写数据到发送SRAM中，之后指向内部SRAM的写地址指针不变

2.33 MWCMD（F8H）：存储器读地址自动增加的读数据命令寄存器（Memory Data Write Command With Address Increment Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	MWCMD	X WO	写数据到发送SRAM中，之后指向内部SRAM的读指针自动增加1、2或4，根据处理器的操作模式而定（8位、16位或32位）

2.34 MWRL（FAH~FBH）：存储器写地址寄存器（Memory Data Write_ address Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	MDRAM	00H R/W	存储器写地址高位（FBH）
7:0	MDRAL	00H R/W	存储器写地址低位（FAH）

2.35 TXPLL（FCH~FDH）：发送数据包长度寄存器（TX Packet Length Register）

位	名称	默认值	描述
7:0	TXPLH	X R/W	发送数据包长度高字节（FDH）
7:0	TXPLL	X R/W	发送数据包长度低字节（FCH）

2.36 ISR（FEH）：中断状态寄存器（Interrupt Status Register）

位	名称	默认值	描述
7:6	IOMODE	0 RO	处理器模式。 00为16位模式 01为32位模式 10为8位模式 11保留
5:4	保留	0 RO	保留
3	ROOS	0 RW/C1	接收溢出计数器溢出
2	ROS	0 RW/C1	接收溢出
1	PTS	0 RW/C1	数据包传输
0	PRS	0 RW/C1	数据包接收

ISR寄存器各状态写1清除中断标志。

2.37 IMR（FFH）：中断屏蔽寄存器（Interrupt Mask Register）

位	名称	默认值	描述
7	PAR	0 RW	使能指针自动跳回。当SRAM的读、写指针超过SRAM的大小时，指针自动跳回起始位置。需要驱动程序设置该位，若设置则REG_F5（MDRAH）将自动位0CH
6:4	保留	0 RO	保留
3	ROOM	0 RW	使能接收溢出计数器溢出中断 0屏蔽 1使能
2	ROM	0 RW	使能接收溢出中断 0屏蔽 1使能
1	PTM	0 RW	使能数据包传输中断 0屏蔽 1使能
0	PRM	0 RW	使能数据包接收中断 0屏蔽 1使能

访问以上寄存器的方法是通过总线驱动的方式，即通过对IOR、IOW、AEN、CMD以及SD0--SD15等相关引脚的操作来实现。

在DM9000中，还有一些介质无关接口MII寄存器，需要我们去访问。这些寄存器是字对齐的，即16位宽。下这里就不具体介绍了。

三、DM9000初始化

3.1 DM9000基地址

在Mini2440的原理图：

DM9000引脚CMD连接在S3C2440的ADDR2口上；
DM9000数据线SD0~SD15连接在S3C2440的LDATA0~LDATA15；
DM9000片选线是nLAN_CS（AEN），低电平有效。片选线连接在S3C2440的nGCS4上；

我们查看S3C2440的内存空间分布：

可以看到nGCS4对应的片选信号是0x20000000开头的，在0x20000000-0x28000000之间。也就说当CPU读写该区间范围内的物理地址时，CPU会自动将ngCS4引脚拉低，片选信号nGCS4有效，网卡设备被选中。

地址线为什么只有一根，这是DM9000决定的，看手册可以知道：

CMD管脚为0时，数据线送的是DM9000的寄存器地址；
CMD管脚为1时，数据线送的是16位的寄存器数据。

所以对DM9000的操作至少需要两步：先写地址，再写（读）数据。它不像其它类内存总线那样直接把数据写到地址传输一次就可以了，而它要传输两次，因为它的总线地址就退化成了类似于NAND的ALE信号，就是地址和数据的区分信号了，而不是DM9000里面操作的寄存器地址。

DM9000对于CPU的地址线只认识一根线，只要这根线对应的CPU传送的地址的对应位匹配就可以了，上面接到LADDR2，也就是说：

读写寄存器地址的时候操作的总线地址满足：以基地址起头(0x20000000)，偏移基地址LADDR2为0(低四位:0000)，也就是写的时候总线地址为：0x20000000；
读写寄存器数据的时候操作的总线地址满足：以基地址起头(0x20000000)，偏移基地址LADDR2为1 (低四位:0100)，也就是写的时候总线地址为：0x20000004；

所以首先满足总线地址在BANK4里面（这样CS4才能自动选中），其次满足最后四位为0（传送寄存器地址）或4（传送数据）就可以了，满足这两个条件地址随便设。

/* dm9000的地址寄存器地址是0x20000000，数据寄存器的地址是0x20000004 */
#define     DM_ADD          (*((volatile u16 *)0x20000000))
#define     DM_DAT          (*((volatile u16 *)0x20000004))

DM9000 IRQ_LAN(INT)接的是S3C2440的ENT7(GPF7)，用的外部中断7，这个中断用于接收数据时触发的。当DM9000收到外部的数据后，会暂存到内部地址中，然后产生一个上升沿中断，等待S3C2440读取数据；当DM9000将S3C2440的数据转发出去后，也会产生一个上升沿中断给2440。

3.2 片选信息设置

我们需要初始化DM9000，那么我们必然需要设置BSWCON上有关bank4的位，以及寄存器BANKCON4。具体参考Mini2440裸机开发之存储器控制器。

#define     B4_Tacs         0x0 /*  0clk */
#define     B4_Tcos         0x0 /*  3clk */
#define     B4_Tacc         0x7 /* 14clk */
#define     B4_Tcoh         0x1 /*  1clk */
#define     B4_Tah          0x0 /*  0clk */
#define     B4_Tacp         0x0 /*  6clk */
#define     B4_PMC          0x0 /* normal */

/**************************************************************************
 *
 *  Function  :  初始化读写时序  1、数据宽度（BWSCON） 2、时序信号填写（BANKCON4）
 *
 *************************************************************************/
void  cs_init()
{
    // 数据宽度设置
    BWSCON  &= ~(3<<16);
    BWSCON  |= (1<<16);
    //时序信号设置
    BANKCON4 =((B4_Tacs<<13)|(B4_Tcos<<11)|(B4_Tacc<<8)|(B4_Tcoh<<6)|(B4_Tah<<4)|(B4_Tacp<<2)|(B4_PMC<<0));
}

3.3 中断初始化

(1). 配置相应的中断引脚；

(2). 设置EINT7的触发方式，高电平；

(3). 清除中断标志（SRCPND，INTPND，EINTPND）；

(4). 使能中断，设置中断屏蔽寄存器（INTMSK，EINTMSK）；

/**************************************************************************
 *
 *  Function  :  dm9000中断初始化  外部中断ENT4~7 引脚GPF7，高电平触发
 *               dm9000在接受到数据时会向cpu发送一个中断,从mini2440的原理图可以得知它会在GPF7产生中断
 *
 *************************************************************************/
void  dm9000_int_init()
{
    // 设置引脚复用为为中断
    GPFCON &= ~(0x3<<14);
    GPFCON |= 0x2<<14;

    // 设置中断触发方式
    EXTINT0 &=  ~(0x7<<28);
    EXTINT0 |=  0x1<<28;                        /* 设置EINT7的信号触发方式，高电平 */

    // 中断清除
    EINTPEND |= 1<<7;                           /* 向相应位置写1清除次级源挂起寄存器 */
    SRCPND |= BIT_EINT4_7;                         /* 向相应位置写1清除源挂起寄存器 */
    INTPND |= BIT_EINT4_7;                         /* 向相应位置写1清除挂起寄存器 */

    // 使能中断
    EINTMASK &= ~(1<<7);                         /* 关闭外部中断屏蔽 */
    INTMSK &= ~BIT_EINT4_7;                      /* 关闭EINT4~7中断屏蔽，总中断  */
}

3.5 复位设备

(1).实现往DM9000读写数据的函数

/**************************************************************************
 *
 *  Function  :  dm9000 IO写数据
 *
 *************************************************************************/
void dm9000_reg_write(u16 reg,u16 data){
    DM_ADD = reg;
    DM_DAT = data;
}

/**************************************************************************
 *
 *  Function  :  dm9000 IO读数据
 *
 *************************************************************************/
u8 dm9000_reg_read(u16 reg){
    DM_ADD =reg;
    return DM_DAT;
}

(2).设置I/O为输出模式

(3).通过对GPIO0写0为内部的PHY提供电源

(4).软件复位（自动清0），MAC内部回环模式

(5).对(4)中的寄存器全部写入0

(6).重复（4）（5）

/**************************************************************************
 *
 *  Function  :  dm9000 芯片复位
 *
 *************************************************************************/
u8 dm9000_reset(){
     // 设置GPIO控制寄存器  GPIO0设置为输出
     dm9000_reg_write(DM9000_GPCR, GPCR_GPIO0_OUT);
     // 通过对GPIO0写入0为内部的PHY提供电源
     dm9000_reg_write(DM9000_GPR, 0);

     // 软件复位（自动清0），MAC内部回环模式
     dm9000_reg_write(DM9000_NCR, (NCR_LBK_INT_MAC | NCR_RST));
     // 对上一步的寄存器写入全0
     dm9000_reg_write(DM9000_NCR, 0);

     // 重复上面，用两次实现真正复位
     dm9000_reg_write(DM9000_NCR, (NCR_LBK_INT_MAC | NCR_RST));
     dm9000_reg_write(DM9000_NCR, 0);
}

3.6 捕获网卡

(1). 读取生产厂家ID(0A46H)

(2).读取产品ID(9000H)

(3).将两个ID组合与之前预定义的值进行对比

/**************************************************************************
 *
 *  Function  :  dm9000 芯片的捕获，实际上就是对dm9000上的生产厂家ID、产品ID信息进行对比
 *
 *************************************************************************/
int dm9000_probe(){
    u32 id_val;
    // 读取生产厂家ID低字节
    id_val =  dm9000_reg_read(DM9000_VIDL);
    // 读取生产厂家ID高字节
    id_val |= (dm9000_reg_read(DM9000_VIDH) << 8);

    // 读取产品ID低字节
    id_val |= (dm9000_reg_read(DM9000_PIDL) << 16);
    // 读取产品ID高字节
    id_val |= (dm9000_reg_read(DM9000_PIDH) << 24);

    if(id_val == DM9000_ID)
    {
        printf("dm9000 is found!\r\n");
        return 0;
    }else{
        printf("dm9000 is not found!\r\n");
        return -1;
    }
}

3.7 MAC初始化

/**************************************************************************
 *
 *  Function  :  dm9000 mac初始化
 *
 *************************************************************************/
void dm9000_mac_init()
{
        /* Program operating register, only internal phy supported */
        dm9000_reg_write(DM9000_NCR, 0x0);
        /* TX Polling clear */
        dm9000_reg_write(DM9000_TCR, 0);
        /* Less 3Kb, 200us */
        dm9000_reg_write(DM9000_BPTR, BPTR_BPHW(3) | BPTR_JPT_600US);
        /* Flow Control : High/Low Water */
        dm9000_reg_write(DM9000_FCTR, FCTR_HWOT(3) | FCTR_LWOT(8));
        /* SH FIXME: This looks strange! Flow Control */
        dm9000_reg_write(DM9000_FCR, 0x0);
        /* 特殊位 */
        dm9000_reg_write(DM9000_SMCR, 0);
        /* 清除发送状态 */
        dm9000_reg_write(DM9000_NSR, NSR_WAKEST | NSR_TX2END | NSR_TX1END);
        /* 清除中断状态 */
        dm9000_reg_write(DM9000_ISR, ISR_ROOS | ISR_ROS | ISR_PTS | ISR_PRS);
}

3.8 填充MAC地址

/**************************************************************************
 *
 *  Function  :  dm9000 填充mac地址
 *
 *************************************************************************/
void dm9000_fill_macadd()
{
    u16 oft = 0,i = 0;
    /* fill device MAC address registers */
    for (i = 0; i < 6; i++)
        dm9000_reg_write(DM9000_PAR + i, mac_addr[i]);
    /*maybe this is some problem*/
    for (i = 0, oft = 0x16; i < 8; i++, oft++)
        dm9000_reg_write(oft, 0xff);
        /* read back mac, just to be sure */
    for (i = 0, oft = 0x10; i < 6; i++, oft++)
        printf("%02x:", dm9000_reg_read(oft));
    printf("\r\n");
}

3.9 dm9000初始化

/**************************************************************************
 *
 *  Function  :  dm9000 初始化，其主要操作就是填入MAC地址，然后启动dm9000
 *
 *************************************************************************/
int dm9000_init()
{
      /* 片选初始化 */
      cs_init();

      /* 中断初始化 */
      dm9000_int_init();

      /* 芯片重置 */
      dm9000_reset();

      /* 芯片捕获 */
       if(dm9000_probe()<0)
           return -1;

       /* MAC初始化 */
       dm9000_mac_init();

        /*设置MAC*/
        dm9000_fill_macadd();

        /* 启动DM9000，这里如果加入RCR_ALL意为接受广播数据，会造成接收数据异常 */
        dm9000_reg_write(DM9000_RCR, RCR_DIS_LONG | RCR_DIS_CRC | RCR_RXEN);

        /* Enable TX/RX interrupt mask */
        dm9000_reg_write(DM9000_IMR, IMR_PAR);
}

3.10 发送数据包

(1). 禁止所有中断

(2). 写入发送数据长度

(3). 写入待发送数据

将MWCMD赋值给地址端口，做好准备，MWCMD会自动将数据送到TX SRAM中；
利用循环，将数据写入数据端口；

(4) 启动发送

(5).等待发送完成，当发送结束的时候，TCR的0位会自动清0，所以去等待他变0即可

(6).清除发送状态

(7)开启接收中断

/**************************************************************************
 *
 *  Function  :  dm9000 网卡的发送
 *
 *************************************************************************/
 void dm9000_tx(u8 *data,u32 length)
 {
     u32 i;

     /* 禁止中断*/
     dm9000_reg_write(DM9000_IMR,0x80);

     /*写入发送数据的长度*/
     dm9000_reg_write(DM9000_TXPLL, length & 0xff);

     dm9000_reg_write(DM9000_TXPLH, (length >> 8) & 0xff);

     /*写入待发送的数据*/
     DM_ADD = DM9000_MWCMD;

     for(i=0;i<length;i+=2)
     {
         DM_DAT = data[i] | (data[i+1]<<8);
     }

     /*启动发送*/
     dm9000_reg_write(DM9000_TCR, TCR_TXREQ);

     /*等待发送结束*/
     while(1)
     {
        u8 status;
        status = dm9000_reg_read(DM9000_TCR);
        if((status&0x01)==0x00)
            break;
     }

     /*清除发送状态*/
     dm9000_reg_write(DM9000_NSR,0x2c);

     /*开启接收中断*/
     dm9000_reg_write(DM9000_IMR,0x81);
 }

3.11 接收数据包

接收是中断处理的，接收到一个包就会产生中断。在中断处理的时候调用接收函数。

(1). 判断是否产生中断，是就继续，否则退出接收函数

读取ISR寄存器第0位即可。

(2). 清除中断标志

ISR寄存器第0位写1即可。

(3).空读

读取MRCMDX寄存器

(4).读取包的状态和长度

读取MRCMD寄存器得到状态，此时地址端口的数据就是对应MRCMD的偏移量，所以可以直接读取此时数据寄存器的值，不用再重新指定偏移量，就可以得到长度；
在长度后面会自动送入有效的数据，所以后面可以页直接读数据寄存器得到有效数据。

(5).读取包的数据

在读取数据之前应该对读到的长度进行检查，看是否小于以太网包的最大长度。然后利用for循环读取数据，注意数据的组合方式。

/**************************************************************************
 *
 *  Function  :  dm9000 网卡的接收
 *
 *************************************************************************/
u16 dm9000_rx(u8 * data)
{

    u16 i,len,status,tmp,ready;

    /*检查是否有接收中断并清除*/
    if(!dm9000_reg_read(DM9000_ISR&0x01))
        return 0;
    /*清除接收中断标志*/
    dm9000_reg_write(DM9000_ISR,0x01);
    
    /*空读*/
    ready = dm9000_reg_read(DM9000_MRCMDX);
    if(ready&0x01 != 0x01)
    {
        ready = dm9000_reg_read(DM9000_MRCMDX);
        if(ready&0x01 != 0x01)
            return 0;
    }

    /*读取包的状态和长度*/
    status = dm9000_reg_read(DM9000_MRCMD);
    len = DM_DAT;

    /*读取包的数据*/
    if(len<DM9000_PKT_MAX)
    {
        for(i=0;i<len;i+=2)
        {
            tmp = DM_DAT;
            data[i] = tmp&0xff;
            data[i+1] = (tmp>>8)&0xff;
        }
    }
    return len;
}

3.12 中断处理函数

当DM9000发生接收数据中断时，INT引脚触发高电平，进入S3C2440中断处理程序。中断处理程序主要包含：

调用接收函数存放接收到的数据；
清除中断标志（SRCPND，INTPND，EINTPND）;

/*************************************************************************
 *
 * Function   : 中断源4  外部中断4至7  DM9000接收中断
 *
 *************************************************************************/
void  EINT4_7_IRQHandler()
{
    packet_len = dm9000_rx(dm9000_buffer);
    printf('rec data %s, length%d',dm9000_buffer,packet_len);

    //清中断
    EINTPEND |= (1 << 7) ;                                            /* 清中断标志位  */

    SRCPND |= BIT_EINT4_7;                                            /* 清中断标志位  */
    INTPND |= BIT_EINT4_7;                                            /* 清中断标志位  */
}

四 ARP协议实现

4.1 ARP定义

这里只对ARP协议进行简单的介绍，更多相关信息需要去学习计算机网络相关知识。

ARP全称Address Resolution Protocol，中文名为地址解析协议，它工作在数据链路层，在本层和硬件接口联系，同时对上层提供服务。IP数据包常通过以太网发送，以太网设备并不识别32位IP地址，它们是以48位以太网地址传输以太网数据包。因此，必须把IP目的地址转换成以太网目的地址。

在以太网中，一台主机要和另一台主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。但是这个目标MAC地址是如何获得的呢？它就是通过地址解析协议获得的。ARP协议用于将网络中的IP地址解析成硬件地址（MAC地址），以保证通信的顺利进行。

4.2 ARP工作原理

(1) 同一网段

在局域网中，每台主机都会在自己的ARP缓冲区建立一个ARP列表，以表示IP地址和MAC地址的对应关系。

当源主机需要将一个数据包发送到目标主机时，会首先检查自己的ARP列表中是否存在该IP对应的MAC地址，如果有，就直接将数据包发送到这个MAC地址；
如果没有，就向本段网络发起一个ARP请求的广播包，查询此目的主机对应的MAC地址。此ARP请求数据包里包括源主机的IP、硬件地址、以及目标主机的IP地址；
网络中所有的主机收到这个ARP请求后，会检查数据包中的目的IP是否和自己的IP地址一致，如果不相同则忽略此数据包；
如果相同，该主机首先将发送端的MAC地址和IP添加到自己的ARP列表中，如果ARP列表中已经存在该IP的地址，则将其覆盖，然后给源主机发送一个ARP响应数据包，告诉对方自己是它需要查找的MAC地址，源主机收到这个ARP响应数据包后，将得到的目标主机的IP地址和MAC地址添加到自己的ARP列表中，并利用此信息开始数据的传输；
如果源主机一直没有收到ARP响应数据包，则表示ARP查询失败；

例如：

A的地址为：IP——192.168.10.1 ；MAC——AA-AA-AA-AA-AA-AA

B的地址为：IP——192.168.10.2 ；MAC——BB-BB-BB-BB-BB-BB

根据上面所讲的原理，简单说明这个过程：A要和B通信，A就需要知道B的以太网地址，于是A发送了一个ARP请求广播（谁是192.168.10.2，请告诉192.168.10.1），当B收到该广播时，就检查自己，结果发现和自己的IP一致，然后向A发送一个ARP单播应答（192.168.10.2在BB-BB-BB-BB-BB-BB）.

(2) 不同网段

当主机A和主机B不在同一网段时，主机A就会先向网关发出ARP请求，ARP请求报文中的目标IP地址为网关的IP地址。当主机A从收到的响应报文中获得网关的MAC地址后，将报文封装并发给网关。如果网关没有主机B的ARP表项，网关会广播ARP请求，目标IP地址为主机B的IP地址，当网关从收到的响应报文中获得主机B的MAC地址后，就可以将报文发给主机B；如果网关已经有主机B的ARP表项，网关直接把报文发给主机B。

ARP一般可以用在主机扫描中，判断一个主机是否存在，此外通过ARP协议也可以实现ARP欺骗，感兴趣的自行了解。

4.3 ARP数据包

ARP报文结构：

帧类型：它的值为0x0800表示IP数据包，0x0806表示ARP包，0x8035表示RARP包；
硬件类型：表示硬件地址的类型，值为1表示以太网地址；
协议类型：表示要映射的协议地址类型，它的值为0x0800表示IP地址类型；
硬件地址长度和协议地址长度以字节为单位，对于以太网上的IP地址的ARP请求或应答来说，他们的值分别为6和4；
操作类型（op）:1表示ARP请求，2表示ARP应答；
发送端MAC地址：发送方设备的硬件地址；
发送端IP地址：发送方设备的IP地址；
目标MAC地址：接收方设备的硬件地址；
目标IP地址：接收方设备的IP地址；

假设主机IP：192.168.0.155 MAC:08-00-3e-26-0a-5b，目标192.168.0.104，构建ARP请求数据包：

ff-ff-ff-ff-ff-ff

广播MAC

08-00-3e-26-0a-5b

0x0806

0x0001

0x0800