基于DM9000A的以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1.3 數(shù)據(jù)幀接收

當(dāng)DM9000A數(shù)據(jù)接收使能后，DM9000A就會(huì)自動(dòng)接收數(shù)據(jù)。DM9000A接收到的數(shù)據(jù)先保存在地址從0x0C00～0x3FFF的13 KB內(nèi)部SRAM緩存空間中，它是一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)。

利用寄存器MRCMDX(FOH)和寄存器MRCMD(F2H)可獲取緩存中的數(shù)據(jù)幀信息。接收到的數(shù)據(jù)幀格式如圖6所示。

其中第1個(gè)字節(jié)是接收數(shù)據(jù)標(biāo)志字節(jié)，表征接收到數(shù)據(jù)幀是否有效。第2個(gè)字節(jié)是接收數(shù)據(jù)幀的狀態(tài)字節(jié)，其中的內(nèi)容與接收狀態(tài)寄存器RSR中的內(nèi)容相同，可以用來判斷所接收的數(shù)據(jù)幀是否正常。第3，4個(gè)字節(jié)是接收到數(shù)據(jù)的長度字節(jié)，其中低位在前，高位在后。從第5個(gè)字節(jié)開始的數(shù)據(jù)才是真正數(shù)據(jù)幀內(nèi)容。

數(shù)據(jù)接收過程如下：

(1)檢查中斷狀態(tài)寄存器：ISR(FEH)，若PRS位為1，說明有新的數(shù)據(jù)幀接收，寫1清除PRS位;若為0，說明無數(shù)據(jù)，直接返回。

(2)讀取第1個(gè)字節(jié)，即接收數(shù)據(jù)標(biāo)志字節(jié)。如果該字節(jié)為01，則表示接收下來的是有效數(shù)據(jù)幀;如果該位為00則表示沒有數(shù)據(jù)到達(dá)，或數(shù)據(jù)已經(jīng)接收完成;如果既不是01又不是00，則認(rèn)為有異常發(fā)生，這時(shí)就要將DM9000A芯片重啟以使芯片恢復(fù)到正常狀態(tài)。

(3)讀取第2個(gè)字節(jié)，即接收狀態(tài)字節(jié)。根據(jù)接收狀態(tài)字節(jié)判斷所接收的數(shù)據(jù)幀是否正常。

(4)讀取第3，4字節(jié)，即數(shù)據(jù)幀長度字節(jié)。

(5)讀取真正的數(shù)據(jù)幀內(nèi)容。

(6)根據(jù)獲取的長度信息，判斷是否讀完一幀。如果讀完，接著讀下一幀，直到遇到首字節(jié)是00H的幀，說明接收數(shù)據(jù)已讀完。

數(shù)據(jù)幀接收流程如圖7所示。

3.2 上層通信協(xié)議程序設(shè)計(jì)

TCP/IP協(xié)議模型可以分為四個(gè)層次，從下到上依次為：鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。每一層都有不同的功能，低一層為高一層提供服務(wù)。

標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議棧對(duì)處理器的計(jì)算、存儲(chǔ)要求比較高，然而，DSP系統(tǒng)的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源通常是非常有限，在DSP中實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議棧將占用大量系統(tǒng)資源，不利于DSP其他方面的應(yīng)用，因此必須對(duì)它進(jìn)行簡化并優(yōu)化，盡可能做到代碼精簡，降低存儲(chǔ)開銷。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了TCP/IP通信協(xié)議的必要部分，包括：ARP，IP，ICMP，TCP，UDP等協(xié)議。

ARP(地址解析協(xié)議)為IP地址到對(duì)應(yīng)的硬件地址之間提供動(dòng)態(tài)映射。IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議的核心，所有的TCP，UDP，ICMP的數(shù)據(jù)都是以IP數(shù)據(jù)格式傳輸?shù)?。ICMP(網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文)是用來傳遞差錯(cuò)報(bào)文以及其他需要注意的信息，有各種類型的ICMP報(bào)文，本文只用到ICMP的請(qǐng)求回顯(類型字段為8、代碼字段為0)。TCP提供一種面向連接的、可靠的字節(jié)流服務(wù)，交換數(shù)據(jù)之前必須先建立一個(gè)TCP連接，即“三次握手”UDP是一個(gè)簡單的面向數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸層協(xié)議，它把應(yīng)用程序傳給IP層的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，但是并不保證他們能到達(dá)目的地。在鏈路層，當(dāng)DM9000A完成一個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀接收后，將其讀入暫存數(shù)組，檢查以太網(wǎng)幀類型字段，該字段值為0x0806，表示數(shù)據(jù)幀為ARP幀;該字段的值為0x0800，表示數(shù)據(jù)幀為IP幀。接著，分別交由ARP協(xié)議處理模塊或IP協(xié)議處理模塊。編程時(shí)使用框架如下：

if(完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀接收)

{ if(以太網(wǎng)類型字段==0x0806)

{ARP處理模塊}

if(以太網(wǎng)類型字段==0x0800)

{IP處理模塊}

}

網(wǎng)絡(luò)層收到的為ARP數(shù)據(jù)報(bào)，ARP根據(jù)操作字段(ARP請(qǐng)求為1，ARP應(yīng)答為2)，或者發(fā)送ARP應(yīng)答或者更新ARP地址映射表。若為IP數(shù)據(jù)報(bào)，IP協(xié)議處理模塊對(duì)數(shù)據(jù)包解析后，IP首部協(xié)議字段若為1就將數(shù)據(jù)交給ICMP協(xié)議處理模塊，若為6則交給TCP處理模塊，若為17則交給UDP處理模塊。傳輸層得到UDP的報(bào)文后，按照UDP協(xié)議中的端口，分別送給不同的應(yīng)用層序。若傳輸層得到的是TCP報(bào)文，則要根據(jù)TCP的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖進(jìn)行處理。在TCP或UDP的處理模塊中，根據(jù)目的端口號(hào)，分別將數(shù)據(jù)送往不同的用戶應(yīng)用程序。其工作流程如圖8所示。

4 結(jié)語

本文把高度集成、低成本的快速以太網(wǎng)控制器DM9000A與數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)大、高運(yùn)行速度的DSP()相結(jié)合，設(shè)計(jì)出了一種DSP的以太網(wǎng)接口。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，DSP系統(tǒng)可以通過該接口實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信，經(jīng)自行裁剪的TCP/IP協(xié)議棧，不僅實(shí)現(xiàn)了IP，ARP，ICM P，TCP和UDP協(xié)議，而且提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。該接口具有硬件接口簡單、外圍器件少、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、性價(jià)比高等特點(diǎn)，同時(shí)也能夠滿足測試、采集等高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的要求，符合當(dāng)今DSP設(shè)備趨于網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的方向。