基于AVR高性能单片机的以太网接口设计

2 系统软件实现
2．1 RTL8019AS地址空间与寄存器
RTL8019AS内部的16 KB的RAM用于收发缓冲，地址为Ox4000～0x7FFF，收发缓冲以页为单位，每页256 B，共64页，如果某页没有完全填满数据，则下包数据也不能继续使用该页，只能使用新的页。一般将前12页作为发送缓冲区，分为两个6页的缓冲区(因为一个最大数据包占6页)，两个发送缓冲区交替使用，可提高发送效率，后52页作为接收缓冲区。该RAM是双端口的，具有两套总线，一套是RTL8019AS读写该RAM，即本地DMA；另一套是单片机读写该RAM，即远程DMA，要接收和发送数据包就必须对这块RAM进行DMA读写。
RTL8019AS具有32位I／O地址，地址偏移量为00H～1FH，本系统中对应于300H～31FH，其中，00H～0FH为16个寄存器地址，寄存器分为4页，与NE2000兼容的只有前3页，第4页是RTL8019AS自己定义的，对于其他兼容NE2000的芯片无效，所以为了保证驱动程序对所有NE2000兼容的网卡都有效，不要去操作第4页的寄存器。10H～17H为8个远程DMA地址，都可以用来做远程DMA地址，使用其中一个即可，微控制器通过读写数据端口10H～17H实现对缓冲区的访问。18H～1FH共8个地址为复位端口，它们功能一样，使用其中一个即可，用于RTL8019AS的热复位。
2．2 嵌入式TCp／IP实现
TCP／IP协议族是一组不同层次上的多个协议的组合，分为链路层、网络层、传输层和应用层。对于8位单片机来说，由于其处理速度和存储能力的问题，要实现完整的TCP／IP协议栈是比较困难的，因此要根据其特点及自己的需求，对协议进行裁剪，保留其核心部分。该系统只实现了ARP，IP，ICMP，UDP，TCP协议，采用C语言编写。
在链路层上，首先要解决RTL8019AS的驱动问题，驱动程序包括三部分：以太网接口芯片初始化程序、发送数据程序和接收数据程序，它们屏蔽了底层硬件处理细节，同时向上层软件提供与硬件无关的接口。驱动程序将已封装好的待发送数据按指定格式写入芯片并启动发送命令，8019会自动把数据包转换成物理帧格式在信道上传输；反之，8019收到物理信号后将其还原成数据，按指定格式存放在芯片RAM中以便主机程序取用，下面给出部分初始化程序，主要是对一些寄存器进行设置，其中，reg00～regof为宏定义，代表RTL8019AS内地址偏移量为00H～0FH的寄存器地址。