嵌入式系统以太网接口的设计

DM9008可寻址的空间有32个,分别为00H～1FH。其中00H～0FH是寄存器区,00H作为命令寄存器,通过设置可选择3个页面,10H～17H为数据端口,18H～1FH为复位端口。

3.1 DM9008的初始化

DM9008的具体初始化过程如下(CPU对DM9008的寻址需要加上基地址,为了描述方便,省略掉基地址直接用DM9008的内部地址描述寄存器地址):

(1)读入1FH端口数据,再写回该地址以启动DM9008工作。

(2)向命令寄存器CR(00H)写入21H,选择寄存器页面0,并进行软件复位。

(3)设置数据结构寄存器DCR(0EH)为48H。

(4)设置方式状态寄存器TCR(0DH)为02H。

(5)读出网络的物理地址:

a. 设置远程DMA计数器RBCR1(0BH)、RBCR0(0AH)的值为000CH;

b.设置远程DMA地址RSAR1(09H)、RSAR0(08H)的值为0000H;

c. 设置命令寄存器CR(00H)为远程DMA读,即0AH;

d. 重复从数据端口(10H)读6个字节,这6个字节即网络物理地址;

e.停止远程DMA,设置CR为21H,RBCR1、RBCR0为0000H。

(6)设置接收状态寄存器RCR(0CH)为04H。

(7)划分缓冲区为接收缓冲区和发送缓冲区,并建立接收缓冲环。将DM9008内部RAM地址为4000H～4BFFH设置为发送缓冲区,4C00H～7FFFH设置为接收缓冲区,即设置PSTART(01H)为4CH,PSTOP(02H)为80H,BNRY(03H)为4CH。

(8)设置CR为61H,选择页面1。

(9)设置网卡地址寄存器,把PAR0(01H)～PAR5(06H)设置为前面读出的物理地址。

(10)设置当前页面寄存器CURR(07H)为PSTART+1,即4DH。

(11)清除多址寄存器,即MAR0(08H)～MAR7(0FH)为00H。

(12)设置CR为21H,选择寄存器页面0。

(13)清除中断状态寄存器ISR(07H)为0FFH。

(14)设置中断屏蔽寄存器IMR(0FH)为3BH,即接收中断允许、接收错误中断允许、发送错误中断允许、溢出中断允许、计数器溢出中断允许。

(15)设置发送设置寄存器TCR(0DH)为00H。

(16)设置CR为22H,芯片进入工作状态。

至此,DM9008的初始化过程完成,DM9008处于接收状态。只要网络上有可以接收的数据包,DM9008自动将数据存入接收缓冲区并在收完后向CPU发中断申请。

3.2 接收数据

DM9008收到一个完整的以太网数据包后,向CPU发出中断请求,CPU响应DM9008的中断申请后,进入中断服务程序并开始接收数据,具体过程如下。

(1)读出中断状态寄存器ISR,并写回该寄存器。

(2)判断是否数据接收中断,如果不是,不执行以下步骤。

(3)设置CR为22H,选择页面0。

(4)设置远程DMA地址寄存器RSAR1、RSAR0为接收地址指针,该指针高位字节初始值位PSTART+1,低位字节为0。

(5)设置远程DMA计数器RBCR1、RBCR0为0004H;

(6)设置CR为远程读0AH,读数据端口,读出4个字节,这4个字节第1个字节表示接收状态,第2个字节为下一包开始地址指针,第3～4个字节为本数据包的长度(高位字节在前)。

(7)设置CR为22H,远程DMA完成。

(8)根据接收状态判断数据包是否接收正确,如果接收正确,启动远程DMA,收取该数据包并进行处理。

(9)结束远程DMA,设置下一次接收数据指针和接收边界指针。

3.3 发送数据

数据的发送过程应包含三个步骤:数据包的封装;通过远程DMA将数据包送入DM9008的数据发送缓冲区;通过DM9008的本地DMA将数据送入FIFO进行发送。具体过程如下:

(1)数据包在发送前应该按规定的格式封装好,格式如下:

(2)把上面的数据包通过远程DMA写送入DM9008的数据发送缓冲区。

a. 设置CR为22H,选择寄存器页面0;

b. 设置中断状态寄存器ISR为40H,清除发送完成标志;

c.设置远程DMA地址寄存器RSAR1、RSAR0为4000H,即发送缓冲区开始地址,

d. 设置远程DMA字节计数寄存器RBCR1、RBCR0为发送数据包的长度,

e. 设置CR为12H,设置命令寄存器为远程DMA写,

f. 往数据端口写入发送数据,

g. 查询中断状态寄存器ISR,等待远程DMA完成,

h. 设置CR为22H,设置RBCR1、RBCR0为0,远程DMA停止,

i. 设置ISR为40H,清除发送完成标志。

(3)启动本地DMA,把数据发送出去。

a. 设置发送字节计数器TBCR1(06H)、TBCR0(05H)为发送数据包的长度;

b. 设置发送页面起始地址TPSR(04H)为40H,即发送缓冲区开始地址高位字节;

c. 设置命令寄存器CR为26H,启动发送。

3.4 高层通信协议

上述发送、接收过程所完成的协议是MAC层和物理层的协议。要真正实现嵌入式系统与以太网上其它设备(如PC机)之间的通信,还需要在嵌入式系统中实现更高层的通信协议,如TCP/IP协议,这样PC机的程序员就可以使用TCP/IP协议透明地访问嵌入式系统的数据。

因此上述以8051单片机系统为例的嵌入式系统的软件设计中除了实现收发数据的功能外,还需要实现TCP/IP协议及更高层的应用层协议才能真正实现整个系统的通信功能。由于TCP/IP协议的实现通常采用C语言,并且有现成的源程序,所以在用8051系列单片机编程时,可采用C51语言并参考TCP/IP标准的源程序来具体实现。有关这方面内容,可以查看有关TCP/IP协议方面的资料。