FPGA控制DM9000A進(jìn)行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)的Verilog實現(xiàn)
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DM9000A簡介
主要特點
DM9000A實現(xiàn)以太網(wǎng)媒體介質(zhì)訪問層(MAC)和物理層(PHY)的功能，包括MAC數(shù)據(jù)幀的組裝／拆分與收發(fā)、地址識別、CRC編碼／校驗、MLT-3編碼器、接收噪聲抑制、輸出脈沖成形、超時重傳、鏈路完整性測試、信號極性檢測與糾正等。
工作原理
DM9000A可以和微處理器以8位或16位的總線方式連接，并可根據(jù)需要以單工或全雙工等模式運行。在系統(tǒng)上電時，處理器通過總線配置DM9000A內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)控制寄存器(NCR)、中斷寄存器(ISR)等，以完成DM9000A的初始化。隨后，DM9000A進(jìn)人數(shù)據(jù)收發(fā)等待狀態(tài)。
當(dāng)處理器要向以太網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，先將數(shù)據(jù)打包成UDP或IP數(shù)據(jù)包，并通過8位或16位總線逐字節(jié)發(fā)送到DM9000A的數(shù)據(jù)發(fā)送緩存中，然后將數(shù)據(jù)長度等信息填充到DM9000A的相應(yīng)寄存器內(nèi)，隨后發(fā)送使能命令，DM9000A將緩存的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)幀信息進(jìn)行MAC組幀，并發(fā)送出去。
當(dāng)DM9000A接收到外部網(wǎng)絡(luò)送來的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)時，首先檢測數(shù)據(jù)幀的合法性，如果幀頭標(biāo)志有誤或存在CRC校驗錯誤，則將該幀數(shù)據(jù)丟棄，否則將數(shù)據(jù)幀緩存到內(nèi)部RAM，并通過中斷標(biāo)志位通知處理器，處理器收到中斷后將DM9000A接收RAM的數(shù)據(jù)讀出進(jìn)行處理。
DM9000A自動檢測網(wǎng)絡(luò)連接情況，根據(jù)網(wǎng)速設(shè)定內(nèi)部的數(shù)據(jù)收發(fā)速率是10Mbps或100Mbps。同時，DM9000A還能根據(jù)RJ45接口是采用對等還是交叉連接方式而改變數(shù)據(jù)收發(fā)引腳的方向，因此，無論外部網(wǎng)線采用對等還是交叉方式，系統(tǒng)均能正常通信。
基于FPGA和DM9000A的網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)計與實現(xiàn)
下面給出DM9000A與FPGA的硬件設(shè)計和軟件配置方法。FPGA啟動以太網(wǎng)發(fā)送程序，將解調(diào)數(shù)據(jù)發(fā)送到DM9000A，完成數(shù)據(jù)發(fā)送過程。在接收方向，網(wǎng)絡(luò)工作站把控制指令按照一定的幀格式組幀發(fā)送到以太網(wǎng)，DM9000A接收到發(fā)給自己的以太網(wǎng)幀并通知FPGA啟動以太網(wǎng)接收程序，F(xiàn)PGA將相應(yīng)的數(shù)據(jù)從DM9000A的接收FIFO讀出。
與FPGA的數(shù)據(jù)接口和控制接口
DM9000A的外部總線符合ISA標(biāo)準(zhǔn)。可通過ISA總線直接與FPGA無縫連接。其硬件連接原理如圖1所示。
初始化模塊
DM9000A正常工作需要在上電后對內(nèi)部寄存器進(jìn)行初始化，該過程通過FPGA對DM9000A外部控制總線和數(shù)據(jù)總線的讀寫操作完成。具體流程如下所示：
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