單片機(jī)驅(qū)動(dòng)DM9000網(wǎng)卡芯片詳細(xì)調(diào)試過程

　　4、驗(yàn)證初始化中的各個(gè)函數(shù)。

　　下面我們來看一下，上面所寫的初始化函數(shù)是否可用。以上我們寫好了三個(gè)函數(shù)，分別為

　　DM9000_init()，sendpacket()和receivepacket()，保存并命名為dm9000.c。既然我們要進(jìn)行調(diào)試，當(dāng)

　　然要有結(jié)果輸出，根據(jù)自己的處理器的情況寫一個(gè)串口程序，這些函數(shù)是學(xué)某個(gè)單片機(jī)的基礎(chǔ)，這里不

　　做詳細(xì)介紹，用到是時(shí)候會(huì)在函數(shù)里注釋一下。

　　接下來我們來寫個(gè)主函數(shù)，新建C文件，命名為mian.c，填寫如下函數(shù)：

　　void main(void)

　　{

　　unsigned int i;

　　unsigned char c;

　　uart0_init();//初始化串口，調(diào)試時(shí)用到

　　DM9000_init();//初始化網(wǎng)卡

　　print_regs();/*通過串口，將DM9000中的寄存器打印出來，顯示在超級(jí)終端上。此函數(shù)根據(jù)自己

　　的處理器進(jìn)行修改，功能僅僅是讀DM9000寄存器dm9000_reg_read()，再通過串口打印出來而已*/

　　}

　　函數(shù)寫好，保存文件，連接硬件，連接網(wǎng)線到電腦上或局域網(wǎng)上，運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：

　　圖4 顯示寄存器值

　　這里首先檢查，各個(gè)控制寄存器是否是自己寫進(jìn)去的值，在檢查狀態(tài)寄存器是否正確，其中主要要

　　看NSR寄存器的bit[5]是否為“1”，該位表示是否連接成功。本例中NSR的值為40H，括號(hào)里的數(shù)為對(duì)應(yīng)

　　的十進(jìn)制數(shù)。

　　下面我們將主函數(shù)改進(jìn)一下，增加個(gè)中斷接收函數(shù)，查看是否能接收到數(shù)據(jù)。

　　void main(void)

　　{

　　unsigned int i;

　　unsigned char c;

　　uart0_init();//初始化串口，調(diào)試時(shí)用到

　　DM9000_init();//初始化網(wǎng)卡

　　/********************************************************************************/

　　/*這一部分要根據(jù)自己的處理器情況，將DM9000的INT引腳連接到處理器的外部中斷上，打開中斷*/

　　/********************************************************************************/

　　sendpacket(60);/*我事先已經(jīng)在Buffer[]中存儲(chǔ)了ARP請求數(shù)據(jù)包，這里就直接發(fā)送了，以便接收

　　ARP應(yīng)答包。大家可以先參考后面講的ARP協(xié)議，根據(jù)自己機(jī)器的情況，將數(shù)據(jù)事先存到Buffer[]中*/

　　while(1);//等待中斷

　　}

　　void int_issue(void) //中斷處理函數(shù)，需要根據(jù)自己的處理器進(jìn)行設(shè)置

　　{

　　unsigned int i;

　　i = receivepacket(Buffer);//將數(shù)據(jù)讀取到Buffer中。

　　int_again :

　　if(i == 0)

　　{

　　return;

　　}

　　else

　　{

　　print_buffer();//將接收到的所有數(shù)據(jù)打印出來

　　while(1);//停止在這里等待觀察，注意：實(shí)際應(yīng)用中是不允許停止在中斷中的。

　　}

　　/************************************************************************************/

　　/*這里加上這一段，目的是判斷中斷期間是否接收到其它數(shù)據(jù)包。有則加以處理。不加也完全可以*/

　　/* 根據(jù)自己的處理器，判斷處理器是否還處在中斷狀態(tài)，若是則進(jìn)行如下操作，不是則跳過該段。*/

　　i = receivepacket(Buffer);

　　if(i != 0)

　　{

　　goto int_again;

　　}

　　/************************************************************************************/

　　}

　　編譯調(diào)試，運(yùn)行結(jié)果如下：

　　圖5 接收數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)

　　這是一個(gè)ARP應(yīng)答包，包含了我電腦上的MAC地址和局域網(wǎng)內(nèi)的IP地址。反正我也不是啥重要人物，

　　這里就不保密了，呵呵。

　　如果一些順利，到這里對(duì)DM9000網(wǎng)卡芯片的初始化工作就完成了。如果出現(xiàn)問題，出現(xiàn)問題首先要

　　檢查寄存器的值是否正確。可以將DM9000中的寄存器打印出來，查看到底是哪里的問題。如果打印出的

　　值很混亂，在確保串口程序無誤的前提下，查看硬件連接，以及寄存器讀寫時(shí)序是否正確，重復(fù)調(diào)試幾

　　次查找原因。

　　三、ARP協(xié)議的實(shí)現(xiàn)

　　1、ARP協(xié)議原理簡述

　　ARP協(xié)議(Address Resolution Protocol 地址解析協(xié)議)，在局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際傳輸?shù)氖?ldquo;

　　幀”，幀里面有目標(biāo)主機(jī)的MAC地址。在以太網(wǎng)中，一個(gè)注意要和另一個(gè)主機(jī)進(jìn)行直接通信，必須要知

　　道目標(biāo)主機(jī)的MAC地址。這個(gè)MAC地址就是標(biāo)識(shí)我們的網(wǎng)卡芯片唯一性的地址。但這個(gè)目標(biāo)MAC地址是如

　　何獲得的呢?這就用到了我們這里講到的地址解析協(xié)議。所有“地址解析”，就是主機(jī)在發(fā)送幀前將目

　　標(biāo)IP地址轉(zhuǎn)換成MAC地址的過程。ARP協(xié)議的基本功能就是通過目標(biāo)設(shè)備的IP地址，查詢目標(biāo)設(shè)備的MAC

　　地址，以保證通信的順利進(jìn)行。所以在第一次通信前，我們知道目標(biāo)機(jī)的IP地址，想要獲知目標(biāo)機(jī)的

　　MAC地址，就要發(fā)送ARP報(bào)文(即ARP數(shù)據(jù)包)。它的傳輸過程簡單的說就是：我知道目標(biāo)機(jī)的IP地址，

　　那么我就向網(wǎng)絡(luò)中所有的機(jī)器發(fā)送一個(gè)ARP請求，請求中有目標(biāo)機(jī)的IP地址，請求的意思是目標(biāo)機(jī)要是

　　收到了此請求，就把你的MAC地址告訴我。如果目標(biāo)機(jī)不存在，那么此請求自然不會(huì)有人回應(yīng)。若目標(biāo)

　　機(jī)接收到了此請求，它就會(huì)發(fā)送一個(gè)ARP應(yīng)答，這個(gè)應(yīng)答是明確發(fā)給請求者的，應(yīng)答中有MAC地址。我接

　　到了這個(gè)應(yīng)答，我就知道了目標(biāo)機(jī)的MAC地址，就可以進(jìn)行以后的通信了。因?yàn)槊看瓮ㄐ哦家玫組AC地

　　址。

　　ARP報(bào)文被封裝在以太網(wǎng)幀頭部中傳輸，如圖為ARP請求報(bào)文的頭部格式。

　　圖6 用于以太網(wǎng)的ARP請求或應(yīng)答分組格式

　　注意，以太網(wǎng)的傳輸存儲(chǔ)是“大端格式”，即先發(fā)送高字節(jié)后發(fā)送低字節(jié)。例如，兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)

　　，先發(fā)送高8位后發(fā)送低8位。所以接收數(shù)據(jù)的時(shí)候要注意存儲(chǔ)順序。

　　整個(gè)報(bào)文分成兩部分，以太網(wǎng)首部和ARP請求/應(yīng)答。下面挑重點(diǎn)講述。

　　“以太網(wǎng)目的地址”字段：若是發(fā)送ARP請求，應(yīng)填寫廣播類型的MAC地址FF-FF-FF-FF-FF-FF，意思是

　　讓網(wǎng)絡(luò)上的所有機(jī)器接收到;

　　“幀類型”字段：填寫08-06表示次報(bào)文是ARP協(xié)議;

　　“硬件類型”字段：填寫00-01表示以太網(wǎng)地址，即MAC地址;

　　“協(xié)議類型”字段：填寫08-00表示IP，即通過IP地址查詢MAC地址;

　　“硬件地址長度”字段：MAC地址長度為6(以字節(jié)為單位);

　　“協(xié)議地址長度”字段：IP地址長度為4(以字節(jié)為單位);

　　“操作類型”字段：ARP數(shù)據(jù)包類型，0表示ARP請求，1表示ARP應(yīng)答;

　　“目的以太網(wǎng)地址”字段：若是發(fā)送ARP請求，這里是需要目標(biāo)機(jī)填充的。

　　2、ARP的處理程序

　　ARP協(xié)議原理很簡單，下面我們來編寫ARP協(xié)議的處理函數(shù)。新建文件命名為arp.c，填寫如下函數(shù)

　?。?/p>

　　unsigned char mac_addr[6] = {*，*，*，*，*，*};

　　unsigned char ip_addr[4] = { 192, 168, *, * };

　　unsigned char host_ip_addr[4] = { 192, 168, *, * };

　　unsigned char host_mac_addr[6]={ 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff };

　　unsigned char Buffer[1000];

　　uint16 packet_len;

　　/*這些全局變量，在前面將的文件中有些已經(jīng)有過定義，這里要注意在前面加上“extern”關(guān)鍵字。“

　　*”應(yīng)該根據(jù)自己的機(jī)器修改*/

　　#define HON(n) ((((uint16)((n) & 0xff)) << 8) | (((n) & 0xff00) >> 8))

　　/*此宏定義是將小端格式存儲(chǔ)的字(兩個(gè)字節(jié))轉(zhuǎn)換成大端格式存儲(chǔ)*/

　　void arp_request(void) //發(fā)送ARP請求數(shù)據(jù)包

　　{

　　//以太網(wǎng)首部

　　memcpy(ARPBUF->ethhdr.d_mac, host_mac_addr, 6);

　　/*字符串拷貝函數(shù)，文件要包含頭文件。參數(shù)依次是，拷貝目標(biāo)指針，拷貝數(shù)據(jù)源指針，拷

　　貝字符數(shù)*/

　　memcpy(ARPBUF->ethhdr.s_mac, mac_addr, 6);

　　ARPBUF->ethhdr.type = HON( 0x0806 );

　　/*小端格式的編譯器，可以用HON()宏來轉(zhuǎn)換成大端格式，如果你的編譯器是大端格式，直接填寫

　　0x0806即可*/

　　/*就是簡單的按照協(xié)議格式填充，以下同*/

　　//ARP首部

　　ARPBUF->hwtype = HON( 1 );

　　ARPBUF->protocol = HON( 0x0800 );

　　ARPBUF->hwlen = 6;

　　ARPBUF->protolen = 4;

　　ARPBUF->opcode = HON( 0 );

　　memcpy(ARPBUF->smac, mac_addr, 6);

　　memcpy(ARPBUF->sipaddr, ip_addr, 4);

　　memcpy(ARPBUF->dipaddr, host_ip_addr, 4);

　　packet_len = 42;//14+28=42

　　sendpacket( Buffer, packet_len );

　　}

　　注釋：ARPBUF的宏定義和ARP首部結(jié)構(gòu)，在前面已經(jīng)講過。同時(shí)注意執(zhí)行該函數(shù)時(shí)中斷的處理。這里沒

　　作處理。

　　看上去很easy吧，下面函數(shù)實(shí)現(xiàn)接收ARP請求或接收ARP應(yīng)答的處理。

　　unsigned char arp_process(void)//ARP接收函數(shù)，成功返回1，否則返回0

　　{

　　//簡單判斷ARP數(shù)據(jù)包有無損壞,有損壞則丟棄,不予處理

　　if( packet_len < 28 )//ARP數(shù)據(jù)長度為28字節(jié)為無效數(shù)據(jù)

　　{

　　return 0;

　　}

　　switch ( HON( ARPBUF->opcode ) )

　　{

　　case 0 : //處理ARP請求

　　if( ARPBUF->dipaddr[0] == ip_addr[0] &&

　　ARPBUF->dipaddr[1] == ip_addr[1] &&

　　ARPBUF->dipaddr[2] == ip_addr[2] &&

　　ARPBUF->dipaddr[3] == ip_addr[3] )//判斷是否是自己的IP，是否向自己詢問MAC地址

　　。

　　{

　　ARPBUF->opcode = HON( 2 );//設(shè)置為ARP應(yīng)答

　　memcpy(ARPBUF->dmac, ARPBUF->smac, 6);

　　memcpy(ARPBUF->ethhdr.d_mac, ARPBUF->smac, 6);

　　memcpy(ARPBUF->smac, mac_addr, 6);

　　memcpy(ARPBUF->ethhdr.s_mac, mac_addr, 6);

　　memcpy(ARPBUF->dipaddr, ARPBUF->sipaddr, 4);

　　memcpy(ARPBUF->sipaddr, ip_addr, 4);

　　ARPBUF->ethhdr.type = HON( 0x0806 );

　　packet_len = 42;

　　sendpacket( Buffer, packet_len );//發(fā)送ARP數(shù)據(jù)包

　　return 1;

　　}

　　else

　　{

　　return 0;

　　}

　　break;

　　case 1 : //處理ARP應(yīng)答

　　if( ARPBUF->dipaddr[0] == ip_addr[0] &&

　　ARPBUF->dipaddr[1] == ip_addr[1] &&

　　ARPBUF->dipaddr[2] == ip_addr[2] &&

　　ARPBUF->dipaddr[3] == ip_addr[3] )//再次判斷IP，是否是給自己的應(yīng)答

　　{

　　memcpy(host_mac_addr, ARPBUF->smac, 6);//保存服務(wù)器MAC地址

　　return 1;

　　}

　　else

　　{

　　return 0;

　　}

　　break;

　　default ://不是ARP協(xié)議

　　return 0;

　　}

　　}

　　根據(jù)ARP協(xié)議格式看這兩個(gè)函數(shù)并不困難。于是我們又得到兩個(gè)函數(shù)：arp_request()和

　　arp_process()。

　　3、ARP程序調(diào)試

　　下面我們修改主函數(shù)和中斷處理函數(shù)。

　　將mian()函數(shù)中的“sendpacket(60);”語句換成“arp_request();”語句。

　　void int_issue(void) //中斷處理函數(shù)，需要根據(jù)自己的處理器進(jìn)行設(shè)置

　　{

　　unsigned int i;

　　i = receivepacket(Buffer);//將數(shù)據(jù)讀取到Buffer中。

　　if(i == 0)

　　{

　　return;

　　}

　　else

　　{

　　i = arp_process();

　　if(i == 1)//判斷是否是ARP協(xié)議

　　print_hostmacaddr();//打印目標(biāo)機(jī)的MAC地址，就是用串口打印host_mac_addr[]中的6

　　個(gè)字節(jié)

　　}

　　}

　　保存運(yùn)行調(diào)試。

　　圖7 主機(jī)MAC地址

　　至此，關(guān)于DM9000的調(diào)試過程就完成了。之后我還調(diào)試了UDP通訊、TCP通訊等，主要是關(guān)于協(xié)議的

　　處理了，這里就不介紹了。有興趣的朋友可以參看《TCP/IP協(xié)議》第一卷，將會(huì)有很大幫助。希望這些

　　調(diào)試過程能為讀者或多火燒的提供些有用的信息，也歡迎大家和我一起討論。