s3c2440的網卡接口擴展

時間 2019-12-10

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s3c2440的網卡接口擴展

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。html

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：數組

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

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

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：函數

//寫DM9000寄存器測試

void __inline dm_reg_write(unsigned char reg, unsigned char data)操作系統

{.net

DM_ADDR_PORT = reg; //將寄存器地址寫到地址端口指針

DM_DATA_PORT = data; //將數據寫到數據端口調試

}

//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。這裏咱們實現較爲簡單的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。

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