網(wǎng)絡(luò)控制器DM9000A在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：介紹網(wǎng)絡(luò)接口芯片DM9000A與ARM處理器AT91RM9200之間的硬件接口設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了在嵌入式Linux系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)。

關(guān)鍵詞： DM9000A；Linux；嵌入式系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)

　　賈東耀：工程師，研究方向?yàn)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/嵌入式系統(tǒng)">嵌入式系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)。

引言

　　目前，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用越來(lái)越廣，更多的嵌入式設(shè)備需要提供網(wǎng)絡(luò)接口，以方便與外部互聯(lián)通訊?，F(xiàn)在流行的大多數(shù)嵌入式CPU(如ARM、PPC)都提供了此類(lèi)接口，但對(duì)于一些相對(duì)復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可能需要擴(kuò)展以太網(wǎng)口，以滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò)通訊需要。本文介紹一種新款網(wǎng)絡(luò)接口芯片DM9000A，它可以很方便的實(shí)現(xiàn)與嵌入式CPU的接口，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展以太網(wǎng)口的功能。

DM9000A

　　DM9000A是中國(guó)臺(tái)灣DAVICOM公司推出的一款高速以太網(wǎng)接口芯片，其基本特征是：集成10/100M物理層接口；內(nèi)部帶有16K字節(jié)SRAM用作接收發(fā)送的FIFO緩存；支持8/16bit兩種主機(jī)工作模式；通過(guò)HP認(rèn)證的AUTO-Mdix(支持直接互連自動(dòng)翻轉(zhuǎn))功能；支持TCP/IP加速(IPV4 check sum offload)減輕CPU負(fù)擔(dān)，提高整機(jī)效能；10ns I/O讀寫(xiě)時(shí)間。DM9000A以太網(wǎng)控制器遵循IEEE頒布的802.3以太網(wǎng)傳輸協(xié)議。該電路還集成了EEPROM接口，自舉時(shí)通過(guò)EEPROM接口輸入到芯片中，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)初始化。

硬件接口設(shè)計(jì)

　　DM9000A可以很方便的與目前主流的嵌入式CPU以8位或16位的總線方式連接，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)CPU為AT91RM9200，它是一個(gè)采用ARM核的32位微處理器。二者的接口設(shè)計(jì)如圖1。

圖1  DM9000A與AT91RM9200硬件連接

　　系統(tǒng)上電時(shí)，AT91RM9200通過(guò)總線配置DM9000A內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)控制寄存器(NCR)、中斷寄存器(ISR)等，完成DM9000A的初始化。隨后，DM9000A進(jìn)入數(shù)據(jù)收發(fā)等待狀態(tài)。當(dāng)AT91RM9200向以太網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先將數(shù)據(jù)打包成UDP或IP數(shù)據(jù)包，并通過(guò)16 bit總線發(fā)送到DM9000A的數(shù)據(jù)發(fā)送緩存中，然后將數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等信息填充到DM9000A的相應(yīng)寄存器內(nèi)，使能發(fā)送。當(dāng)DM9000A接收到外部網(wǎng)絡(luò)送來(lái)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)時(shí)，首先檢測(cè)數(shù)據(jù)幀的合法性，如果幀頭標(biāo)志有誤或存在CRC校驗(yàn)錯(cuò)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(guò)中斷標(biāo)志位通知AT91RM9200，由AT91RM9200對(duì)DM9000A接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

Linux驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)

　　Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)體系結(jié)構(gòu)
　　在Linux操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)，根據(jù)各類(lèi)外圍I/O設(shè)備的不同，分為三類(lèi)，即字符設(shè)備(如鍵盤(pán)、LCD) 驅(qū)動(dòng)、塊設(shè)備(如硬盤(pán)、CF卡) 驅(qū)動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如網(wǎng)卡) 驅(qū)動(dòng)。 Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)上由四部分組成(圖2)：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能層及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備介質(zhì)。

圖2  Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)體系結(jié)構(gòu)