基于DM9000A的以太網(wǎng)接口設計與實現(xiàn)

3.1.3 數(shù)據(jù)幀接收

當DM9000A數(shù)據(jù)接收使能后，DM9000A就會自動接收數(shù)據(jù)。DM9000A接收到的數(shù)據(jù)先保存在地址從0x0C00～0x3FFF的13 KB內部SRAM緩存空間中，它是一個環(huán)形結構。

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個字節(jié)是接收數(shù)據(jù)標志字節(jié)，表征接收到數(shù)據(jù)幀是否有效。第2個字節(jié)是接收數(shù)據(jù)幀的狀態(tài)字節(jié)，其中的內容與接收狀態(tài)寄存器RSR中的內容相同，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個字節(jié)開始的數(shù)據(jù)才是真正數(shù)據(jù)幀內容。

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個字節(jié)，即接收數(shù)據(jù)標志字節(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，或數(shù)據(jù)已經(jīng)接收完成;如果既不是01又不是00，則認為有異常發(fā)生，這時就要將DM9000A芯片重啟以使芯片恢復到正常狀態(tài)。

(3)讀取第2個字節(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)議程序設計

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

標準的TCP/IP協(xié)議棧對處理器的計算、存儲要求比較高，然而，DSP系統(tǒng)的計算資源和存儲資源通常是非常有限，在DSP中實現(xiàn)標準的TCP/IP協(xié)議棧將占用大量系統(tǒng)資源，不利于DSP其他方面的應用，因此必須對它進行簡化并優(yōu)化，盡可能做到代碼精簡，降低存儲開銷。本系統(tǒng)設計和實現(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地址到對應的硬件地址之間提供動態(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)絡控制報文)是用來傳遞差錯報文以及其他需要注意的信息，有各種類型的ICMP報文，本文只用到ICMP的請求回顯(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，交換數(shù)據(jù)之前必須先建立一個TCP連接，即“三次握手”UDP是一個簡單的面向數(shù)據(jù)報的傳輸層協(xié)議，它把應用程序傳給IP層的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，但是并不保證他們能到達目的地。在鏈路層，當DM9000A完成一個以太網(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)絡層收到的為ARP數(shù)據(jù)報，ARP根據(jù)操作字段(ARP請求為1，ARP應答為2)，或者發(fā)送ARP應答或者更新ARP地址映射表。若為IP數(shù)據(jù)報，IP協(xié)議處理模塊對數(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的報文后，按照UDP協(xié)議中的端口，分別送給不同的應用層序。若傳輸層得到的是TCP報文，則要根據(jù)TCP的狀態(tài)轉換圖進行處理。在TCP或UDP的處理模塊中，根據(jù)目的端口號，分別將數(shù)據(jù)送往不同的用戶應用程序。其工作流程如圖8所示。

4 結語

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)處理能力強大、高運行速度的DSP()相結合，設計出了一種DSP的以太網(wǎng)接口。實驗結果表明，DSP系統(tǒng)可以通過該接口實現(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、運行穩(wěn)定可靠、性價比高等特點，同時也能夠滿足測試、采集等高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的要求，符合當今DSP設備趨于網(wǎng)絡化發(fā)展的方向。