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  • 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! ");
    91.         return;
    92.     } else {
    93.         printf("dm9000 is not found! ");
    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。



    无欲速，无见小利。欲速，则不达；见小利，则大事不成。
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