S3c2440與DM9000驅動

網絡對於嵌入式系統來講必不可少。但是s3c2440沒有集成以太網接口，因此要想使s3c2440具有以太網的功能，就必須擴展網卡接口。在這裏，咱們外接DM9000，使其能夠與以太網相鏈接。

DM9000能夠直接與ISA總線相連，也能夠與大多數CPU相連。在這裏，咱們固然是要讓DM9000與s3c2440相鏈接了。DM9000對 外來講只有兩個端口——地址口和數據口，地址口用於輸入內部寄存器的地址，而數據口則完成對某一寄存器的讀寫。DM9000的CMD引腳用來區分這兩個端 口，當CMD引腳爲0時，DM9000的數據線上傳輸的是寄存器地址，當CMD引腳爲1時，傳輸的是讀寫數據。咱們把DM9000的A8和A9接爲高電 平，把A4~A7接爲低電平，而且把DM9000的AEN接到s3c2440的nGCS4引腳上，則DM9000的端口基址爲0x20000300，若是 再把DM9000的CMD引腳接到s3c2440的ADDR2引腳上，則咱們就能夠定義DM9000的這兩個端口地址，它們分別爲：

#define DM_ADDR_PORT (*((volatile unsigned short *) 0x20000300)) //地址口

#define DM_DATA_PORT (*((volatile unsigned short *) 0x20000304)) //數據口

若是要寫入DM9000中的某個寄存器，則先把該寄存器的地址賦予DM_ADDR_PORT，而後再把要寫入的數據賦予DM_DATA_PORT便可。讀取DM9000中的某個寄存器也相似。下面的函數的做用分別是DM9000的讀、寫寄存器操做：

//寫DM9000寄存器
void __inline dm_reg_write(unsigned char reg, unsigned char data)
{
DM_ADDR_PORT = reg;            //將寄存器地址寫到地址端口
DM_DATA_PORT = data;            //將數據寫到數據端口
}

//讀DM9000寄存器
unsigned char __inline dm_reg_read(unsigned char reg)
{
DM_ADDR_PORT = reg;
return DM_DATA_PORT;             //將數據從數據端口讀出
}

完成了對DM9000寄存器的讀寫函數的編寫，下面咱們就能夠初始化DM9000，它的過程就是適當配置DM9000寄存器的過程。DM9000的內部寄存器在這裏就不作介紹，並且DM9000的應用數據手冊也有如何初始化DM9000的步驟，咱們這裏只給出具體的程序：

void dm_init(void)
{
       dm_reg_write(DM9000_NCR,1);         //軟件復位DM9000
       delay(30);              //延時至少20μs
       dm_reg_write(DM9000_NCR,0);         //清除復位位

       dm_reg_write(DM9000_NCR,1);         //爲了確保復位正確，再次復位
       delay(30);
       dm_reg_write(DM9000_NCR,0);

       dm_reg_write(DM9000_GPCR,1);       //設置GPIO0爲輸出
       dm_reg_write(DM9000_GPR,0);         //激活內部PHY

       dm_reg_write(DM9000_NSR,0x2c);           //清TX狀態
       dm_reg_write(DM9000_ISR,0xf);                     //清中斷狀態

       dm_reg_write(DM9000_RCR,0x39);           //設置RX控制
       dm_reg_write(DM9000_TCR,0);                //設置TX控制
       dm_reg_write(DM9000_BPTR,0x3f);
dm_reg_write(DM9000_FCTR,0x3a);
       dm_reg_write(DM9000_FCR,0xff);
dm_reg_write(DM9000_SMCR,0x00);

       dm_reg_write(DM9000_PAR1,0x00);         //設置MAC地址：00-01-02-03-04-05
       dm_reg_write(DM9000_PAR2,0x01);
       dm_reg_write(DM9000_PAR3,0x02);
dm_reg_write(DM9000_PAR4,0x03);
       dm_reg_write(DM9000_PAR5,0x04);
dm_reg_write(DM9000_PAR6,0x05);

       dm_reg_write(DM9000_NSR,0x2c);           //再次清TX狀態
       dm_reg_write(DM9000_ISR,0xf);                     //再次清中斷狀態

       dm_reg_write(DM9000_IMR,0x81);           //打開接受數據中斷
}

DM9000內部有0x3FF大小的SRAM用於接受和發送數據緩存。在發送或接收數據包以前，數據是暫存在這個SRAM中的。當須要連續發送或接 收數據時，咱們須要分別把DM9000寄存器MWCMD或MRCMD賦予數據端口，這樣就指定了SRAM中的某個地址，而且在傳輸完一個數據後，指針會指 向SRAM中的下一個地址，從而完成了連續訪問數據的目的。但當咱們在發送或接受一個數據後，指向SRAM的數據指針不須要變化時，則要把MWCMDX或 MRCMDX賦予數據端口。下面的程序爲DM9000發送數據的函數，它的兩個輸入參數分別爲要發送數據數組首地址和數據數組長度。在這裏咱們已經知道數 據的寬爲16位，它是由DM9000的硬件引腳設置實現的。

void dm_tran_packet(unsigned char *datas, int length)
{
       int i;

       dm_reg_write(DM9000_IMR, 0x80);          //在發送數據過程當中禁止網卡中斷

       dm_reg_write(DM9000_TXPLH, (length>>8) & 0x0ff);           //設置發送數據長度
dm_reg_write(DM9000_TXPLL, length & 0x0ff);

       DM_ADDR_PORT = DM9000_MWCMD;                 //發送數據緩存賦予數據端口

       //發送數據
       for(i=0;i<length;i+=2)
       {
              delay(50);
              DM_DATA_PORT = datas[i]|(datas[i+1]<<8);            //8位數據轉換爲16位數據輸出
       }

dm_reg_write(DM9000_TCR, 0x01);          //把數據發送到以太網上

while((dm_reg_read(DM9000_NSR) & 0x0c) == 0)
       ;                           //等待數據發送完成

delay(50);

dm_reg_write(DM9000_NSR, 0x2c);          //清除TX狀態
dm_reg_write(DM9000_IMR, 0x81);          //打開DM9000接收數據中斷
}

發送數據比較簡單，接收數據就略顯複雜，由於它是有必定格式要求的。在接收到的一包數據中的首字節若是爲0x01，則表示這是一個能夠接收的數據 包；若是爲0x0，則表示沒有可接收的數據包。所以在讀取其餘字節時，必定要先判斷首字節是否爲0x01。數據包的第二個字節爲數據包的一些信息，它的高 字節的格式與DM9000的寄存器RSR徹底一致。第三個和第四個字節爲數據包的長度。後面的數據就是真正要接收的數據了。下面就是DM9000接收數據 的程序，其中輸入參數爲存放輸入數據數組的首地址，輸出參數爲接收數據的長度。

int dm_rec_packet(unsigned char *datas)
{
       unsigned char int_status;
       unsigned char rx_ready;
       unsigned short rx_status;
       unsigned short rx_length;
       unsigned short temp;
       int i;

       int_status = dm_reg_read(DM9000_ISR);           //讀取ISR
       if(int_status & 0x1)                     //判斷是否有數據要接受
       {
              rx_ready = dm_reg_read(DM9000_MRCMDX);         //先讀取一個無效的數據
              rx_ready = (unsigned char)DM_DATA_PORT;            //真正讀取到的數據包首字節

              if(rx_ready == 1)                 //判讀首字節是否爲1或0
              {
                     DM_ADDR_PORT = DM9000_MRCMD;           //連續讀取數據包內容

                     rx_status = DM_DATA_PORT;                           //狀態字節

                     rx_length = DM_DATA_PORT;                          //數據長度

                     if(!(rx_status & 0xbf00) && (rx_length < 10000))     //判讀數據是否符合要求
                     {
                            for(i=0; i<rx_length; i+=2)          //16位數據轉換爲8位數據存儲
                            {
                                   delay(50);
                                   temp = DM_DATA_PORT;
                                   datas[i] = temp & 0x0ff;
                                   datas[i + 1] = (temp >> 8) & 0x0ff;
                            }
                     }
              }
              else if(rx_ready !=0)      //中止設備
              {
                     //dm_reg_write(DM9000_IMR,0x80);  //中止中斷
                     //dm_reg_write(DM9000_ISR,0x0F);   //清中斷狀態
                     //dm_reg_write(DM9000_RCR,0x0);    //中止接收
                     //還須要復位系統，這裏暫時沒有處理
              }
       }
       dm_reg_write(DM9000_ISR, 0x1);             //清中斷
       return rx_length;
}

關於DM9000的設置咱們就介紹到這裏，下面就是s3c2440的設置。在這裏，網卡發送數據利用的是查詢方式，接收數據利用的是中斷方式，所以 咱們把DM9000的INT引腳鏈接到了s3c2440的EINT7上。另外咱們仍是用UART0接口來控制和顯示網卡數據。這兩個接口的初始化爲：

//uart0 port
rGPHCON = 0x00faaa;
rGPHUP  = 0x7ff;
rULCON0 = 0x3;
rUCON0 = 0x5;
rUFCON0 = 0;
rUMCON0 = 0;
rUBRDIV0 = 26;

rSRCPND = (0x1<<27)|(0x1<<28);
rSUBSRCPND = 0x1;
rINTPND = (0x1<<27)|(0x1<<28);
rINTSUBMSK = ~(0x1);
rINTMSK = ~((0x1<<27)|(0x1<<28));
pISR_UART0 = (U32)uartISR;

//EINT7
rGPFCON = 2<<14;
rEXTINT0 = (rEXTINT0 & (~(0x07<<28))) | (0x01<<28);
rEINTMASK &= ~(1<<7);
rSRCPND = rSRCPND | (0x1<<4);
rINTPND = rINTPND | (0x1<<4);
rINTMSK &= ~(1<<4);
pISR_EINT4_7 = (U32)DM9000ISR;

下面就利用DM9000來進行簡單的網卡傳輸數據的測驗。因爲以太網傳輸數據都是基於某種協議的，所以要傳輸數據，必須遵循必定的協議格式。這裏我 們實現較爲簡單的ARP協議。用於以太網的ARP請求/應答分組格式爲：14個字節的以太網首部＋28個字節ARP請求/應答。以太網首部的格式爲：6個 字節的以太網目標地址＋6個字節以太網源地址＋2個字節幀類型，對於ARP來講，幀類型爲0x0806。ARP請求/應答的格式爲：2個字節的硬件類 型＋2個字節的協議類型＋1個字節的硬件地址長度＋1個字節的協議地址長度＋2個字節的操做碼＋6個字節的發送端以太網地址＋4個字節的發送端IP地 址＋6個字節的目標以太網地址＋4個字節的目標IP地址。硬件類型爲1表示的是以太網，協議類型爲0x0800表示的是IP地址，硬件地址長度和協議地址 長度分別爲6和4，它們都是以字節爲單位的，操做碼爲1表示的是ARP請求，爲2表示的是ARP應答。

在下面的測試程序中，咱們用交叉網線把開發板與PC機（操做系統爲Windows XP，網卡的IP地址爲192.168.1.120）相鏈接，咱們經過UART發出一個命令，讓開發板發出一個ARP請求數據包，而後接收來自PC機的應 答，並把該應答信息經過UART顯示出來。其中UART的中斷復位程序爲：

void __irq uartISR(void)
{
       char ch;
       rSUBSRCPND |= 0x1;
       rSRCPND |= 0x1<<28;
       rINTPND |= 0x1<<28;
       ch=rURXH0;
       if(ch == 0x33)
              comm=3;               //表示發送一個ARP數據請求包

       rUTXH0=ch;
}

另外咱們還要事先定義一個遵循ARP協議格式的數組：

unsigned char arpsendbuf[42]={

       0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,                     //以太網目標地址，全1表示爲廣播地址
       0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,        //以太網源地址
       0x08,0x06,                                        //幀類型：ARP幀

       0x00,0x01,                                        //硬件類型：以太網
       0x08,0x00,                                        //協議類型：IP協議
       0x06,                                                //硬件地址長度：6字節
       0x04,                                                //協議地址長度：4字節
       0x00,0x01,                                        //操做碼：ARP請求

       0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,        //發送端以太網硬件地址
       192, 168, 1, 50,                                 //發送端IP協議地址
       0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,        //接收端以太網硬件地址
       192, 168, 1, 120                                 //接收端IP協議地址
};

其中發送端硬件地址，即以太網源地址（00-01-02-03-04-05）是咱們初始化DM9000時定義的。而發送端IP協議地址是咱們任意定義的。

該測試程序的主程序爲：

void Main(void)
{
……   ……
//一些必要的初始化

       comm=0;               //命令
       flag=0;                  //發送ARP請求包標識

       dm_init();              //DM9000初始化

       while(1)
       {
              if(comm.==3)
              {
                     comm=0;
                     dm_tran_packet(arpsendbuf, 42 );               //發送ARP請求包
                     flag=1;           //置標識
              }
}
}

接收網絡上的數據是經過外部中斷方式的，在這個中斷處理程序中，主要完成的是接收網卡數據，並把接收到的數據發送到UART，讓其顯示到PC機上。 這裏咱們還需解決一個問題，那就是當咱們發送一個ARP請求包的時候，XP系統並不會應答一個ARP數據包，而是應答一個IP協議數據包，當再屢次發出 ARP請求包後，纔會獲得ARP應答包。所以當s3c2440發送ARP請求包後，它首先要檢查所接收到的數據包，若是不是ARP應答包，它就要再次發送 ARP請求包，直到獲得ARP應答包爲止。所以中斷處理程序爲：

void __irq DM9000ISR(void)
{
       int i;

       rSRCPND = rSRCPND | (0x1<<4);
       rINTPND = rINTPND | (0x1<<4);

       if(rEINTPEND&(1<<7))
       {
              rEINTPEND = rEINTPEND | (0x1<<7);

              packet_len = dm_rec_packet(buffer);                  //接收網卡數據

              if((buffer[12]==0x08)&&(buffer[13]==0x06))          //是ARP協議
              {
                     //經過UART顯示出來
                     for(i=0;i<packet_len;i++)
                     {
                            while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
                            rUTXH0 = buffer[i];
                     }

                     flag=0;                  //清標誌
              }
              else if(flag==1)             //若是在發出ARP請求包後，接收到的數據不是ARP協議
              {
                     comm=3;               //繼續發送ARP請求包
              }
       }
}

這樣，整個網卡程序就編寫完畢。爲了使你們對程序的因果關係認識得更加清晰，咱們再敘述一遍程序的流程：首先初始化UART0，使其用中斷方式接收 數據，查詢方式發送數據；初始化EINT7，這是由於DM9000的數據中斷引腳INT是鏈接到s3c2440的外部中斷7引腳上的；而後初始化 DM9000，主要是配置一些它的寄存器，並使其用中斷方式接收網卡數據，查詢方式發送數據，這與UART0類似，最後是死循環等待UART0接收中斷服 務程序中獲得的發送ARP請求包命令。當獲得發送ARP請求包命令後，調用DM9000發送數據命令，發送事先準備好的一組數據。在發送完ARP數據 後，PC機會應答該請求，從而引起s3c2440外部中斷7中斷，在該中斷服務程序中，主要是完成接收ARP應答包的任務，並把它經過UART0顯示出 來。

當程序被執行完，並在PC機上經過串口調試軟件顯示出了一個正確的ARP應答包後，咱們還能夠經過下列方法來進一步驗證該程序的正確性：打開 Windows XP系統只帶的「命令提示符」小軟件，在提示符下輸入：arp –a，會出現咱們所設置的開發板的MAC地址（00-01-02-03-04-05）和IP地址（192.168.1.50），則說明Windows XP系統已經把咱們開發板上的網卡信息添加到了它的靜態列表中。

咱們對該系統進一步分析還會發現，當開發板上電而且DM9000初始化完成後，Windows XP系統會向該開發板發送一些目標地址爲廣播地址（FF-FF-FF-FF-FF-FF）的ARP數據包和IP數據包，只要咱們正確讀取它們，就能夠在開 發板上電後，自動知道與其相連的系統的MAC地址和IP地址了。另外，若是對這一部分感興趣，還能夠編寫ICMP協議的數據包，這樣就可讓PC機 ping通咱們的開發板了。