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s3c2440的网卡接口扩展(DM9000)

热度:57   发布时间:2023-12-22 04:43:25.0
网络对于嵌入式系统来说必不可少。可是 s3c2440 没有集成以太网接口,所以要想使 s3c2440 具备以太网的功能,就必须扩展网卡接口。在这里,我们外接 DM9000 ,使其可以与以太网相连接。

 

       DM9000可以直接与ISA总线相连,也可以与大多数CPU相连。在这里,我们当然是要让DM9000与s3c2440相连接了。DM9000对外来说只有两个端口——地址口和数据口,地址口用于输入内部寄存器的地址,而数据口则完成对某一寄存器的读写。DM9000的CMD引脚用来区分这两个端口,当CMD引脚为0时,DM9000的数据线上传输的是寄存器地址,当CMD引脚为1时,传输的是读写数据。我们把DM9000的A8和A9接为高电平,把A4~A7接为低电平,并且把DM9000的AEN接到s3c2440的nGCS4引脚上,则DM9000的端口基址为0x20000300,如果再把DM9000的CMD引脚接到s3c2440的ADDR2引脚上,则我们就可以定义DM9000的这两个端口地址,它们分别为:

 

#define DM_ADDR_PORT          (*((volatile unsigned short *) 0x20000300))        //地址口

#define DM_DATA_PORT           (*((volatile unsigned short *) 0x20000304))        //数据口

 

如果要写入DM9000中的某个寄存器,则先把该寄存器的地址赋予DM_ADDR_PORT,然后再把要写入的数据赋予DM_DATA_PORT即可。读取DM9000中的某个寄存器也类似。下面的函数的作用分别是DM9000的读、写寄存器操作:

 

//写DM9000寄存器

void __inline dm_reg_write(unsigned char reg, unsigned char data)

{

DM_ADDR_PORT = reg;            //将寄存器地址写到地址端口

DM_DATA_PORT = data;            //将数据写到数据端口

}

 

//读DM9000寄存器

unsigned char __inline dm_reg_read(unsigned char reg)

{

DM_ADDR_PORT = reg;           

return DM_DATA_PORT;             //将数据从数据端口读出

}

      

       完成了对DM9000寄存器的读写函数的编写,下面我们就可以初始化DM9000,它的过程就是适当配置DM9000寄存器的过程。DM9000的内部寄存器在这里就不做介绍,而且DM9000的应用数据手册也有如何初始化DM9000的步骤,我们这里只给出具体的程序:

 

void dm_init(void)

{

       dm_reg_write(DM9000_NCR,1);         //软件复位DM9000

       delay(30);              //延时至少20μs

       dm_reg_write(DM9000_NCR,0);         //清除复位位

 

       dm_reg_write(DM9000_NCR,1);         //为了确保复位正确,再次复位

       delay(30);

       dm_reg_write(DM9000_NCR,0);

      

       dm_reg_write(DM9000_GPCR,1);       //设置GPIO0为输出

       dm_reg_write(DM9000_GPR,0);         //激活内部PHY

      

       dm_reg_write(DM9000_NSR,0x2c);           //清TX状态

       dm_reg_write(DM9000_ISR,0xf);                     //清中断状态

      

       dm_reg_write(DM9000_RCR,0x39);           //设置RX控制

       dm_reg_write(DM9000_TCR,0);                //设置TX控制

       dm_reg_write(DM9000_BPTR,0x3f);         

dm_reg_write(DM9000_FCTR,0x3a);

       dm_reg_write(DM9000_FCR,0xff);

dm_reg_write(DM9000_SMCR,0x00);

   

       dm_reg_write(DM9000_PAR1,0x00);         //设置MAC地址:00-01-02-03-04-05

       dm_reg_write(DM9000_PAR2,0x01);        

       dm_reg_write(DM9000_PAR3,0x02);

dm_reg_write(DM9000_PAR4,0x03);

       dm_reg_write(DM9000_PAR5,0x04);

dm_reg_write(DM9000_PAR6,0x05);

   

       dm_reg_write(DM9000_NSR,0x2c);           //再次清TX状态

       dm_reg_write(DM9000_ISR,0xf);                     //再次清中断状态

 

       dm_reg_write(DM9000_IMR,0x81);           //打开接受数据中断

}

 

       DM9000内部有0x3FF大小的SRAM用于接受和发送数据缓存。在发送或接收数据包之前,数据是暂存在这个SRAM中的。当需要连续发送或接收数据时,我们需要分别把DM9000寄存器MWCMD或MRCMD赋予数据端口,这样就指定了SRAM中的某个地址,并且在传输完一个数据后,指针会指向SRAM中的下一个地址,从而完成了连续访问数据的目的。但当我们在发送或接受一个数据后,指向SRAM的数据指针不需要变化时,则要把MWCMDX或MRCMDX赋予数据端口。下面的程序为DM9000发送数据的函数,它的两个输入参数分别为要发送数据数组首地址和数据数组长度。在这里我们已经知道数据的宽为16位,它是由DM9000的硬件引脚设置实现的。

 

void dm_tran_packet(unsigned char *datas, int length)

{

       int i;

      

       dm_reg_write(DM9000_IMR, 0x80);          //在发送数据过程中禁止网卡中断

 

       dm_reg_write(DM9000_TXPLH, (length>>8) & 0x0ff);           //设置发送数据长度

dm_reg_write(DM9000_TXPLL, length & 0x0ff);

   

       DM_ADDR_PORT = DM9000_MWCMD;                 //发送数据缓存赋予数据端口

      

       //发送数据

       for(i=0;i

       {

              delay(50);

              DM_DATA_PORT = datas[i]|(datas[i+1]<<8);            //8位数据转换为16位数据输出

       }    

      

dm_reg_write(DM9000_TCR, 0x01);          //把数据发送到以太网上

 

while((dm_reg_read(DM9000_NSR) & 0x0c) == 0)

       ;                           //等待数据发送完成

      

delay(50);

 

dm_reg_write(DM9000_NSR, 0x2c);          //清除TX状态

dm_reg_write(DM9000_IMR, 0x81);          //打开DM9000接收数据中断

}

 

       发送数据比较简单,接收数据就略显复杂,因为它是有一定格式要求的。在接收到的一包数据中的首字节如果为0x01,则表示这是一个可以接收的数据包;如果为0x0,则表示没有可接收的数据包。因此在读取其他字节时,一定要先判断首字节是否为0x01。数据包的第二个字节为数据包的一些信息,它的高字节的格式与DM9000的寄存器RSR完全一致。第三个和第四个字节为数据包的长度。后面的数据就是真正要接收的数据了。下面就是DM9000接收数据的程序,其中输入参数为存放输入数据数组的首地址,输出参数为接收数据的长度。

 

int dm_rec_packet(unsigned char *datas)

{

       unsigned char int_status;

       unsigned char rx_ready;

       unsigned short rx_status;

       unsigned short rx_length;

       unsigned short temp;

       int i;

 

       int_status = dm_reg_read(DM9000_ISR);           //读取ISR

       if(int_status & 0x1)                     //判断是否有数据要接受

       {

              rx_ready = dm_reg_read(DM9000_MRCMDX);         //先读取一个无效的数据

              rx_ready = (unsigned char)DM_DATA_PORT;            //真正读取到的数据包首字节

             

              if(rx_ready == 1)                 //判读首字节是否为1或0

              {

                     DM_ADDR_PORT = DM9000_MRCMD;           //连续读取数据包内容

 

                     rx_status = DM_DATA_PORT;                           //状态字节

                    

                     rx_length = DM_DATA_PORT;                          //数据长度

                    

                     if(!(rx_status & 0xbf00) && (rx_length < 10000))     //判读数据是否符合要求

                     {

                            for(i=0; i位数据转换为8位数据存储

                            {

                                   delay(50);

                                   temp = DM_DATA_PORT;

                                   datas[i] = temp & 0x0ff;

                                   datas[i + 1] = (temp >> 8) & 0x0ff;

                            }

                     }

              }

              else if(rx_ready !=0)      //停止设备

              {

                     //dm_reg_write(DM9000_IMR,0x80);  //停止中断

                     //dm_reg_write(DM9000_ISR,0x0F);   //清中断状态

                     //dm_reg_write(DM9000_RCR,0x0);    //停止接收

                     //还需要复位系统,这里暂时没有处理

              }

       }

       dm_reg_write(DM9000_ISR, 0x1);             //清中断

       return rx_length;

}

 

       关于DM9000的设置我们就介绍到这里,下面就是s3c2440的设置。在这里,网卡发送数据利用的是查询方式,接收数据利用的是中断方式,因此我们把DM9000的INT引脚连接到了s3c2440的EINT7上。另外我们还是用UART0接口来控制和显示网卡数据。这两个接口的初始化为:

 

//uart0 port

rGPHCON = 0x00faaa;

rGPHUP  = 0x7ff;

rULCON0 = 0x3;

rUCON0 = 0x5;

rUFCON0 = 0;

rUMCON0 = 0;

rUBRDIV0 = 26;

    

rSRCPND = (0x1<<27)|(0x1<<28);

rSUBSRCPND = 0x1;

rINTPND = (0x1<<27)|(0x1<<28);

rINTSUBMSK = ~(0x1);

rINTMSK = ~((0x1<<27)|(0x1<<28));

pISR_UART0 = (U32)uartISR;

 

//EINT7

rGPFCON = 2<<14;

rEXTINT0 = (rEXTINT0 & (~(0x07<<28))) | (0x01<<28);

rEINTMASK &= ~(1<<7);

rSRCPND = rSRCPND | (0x1<<4);

rINTPND = rINTPND | (0x1<<4);

rINTMSK &= ~(1<<4);

pISR_EINT4_7 = (U32)DM9000ISR;

 

下面就利用DM9000来进行简单的网卡传输数据的测验。由于以太网传输数据都是基于某种协议的,因此要传输数据,必须遵循一定的协议格式。这里我们实现较为简单的ARP协议。用于以太网的ARP请求/应答分组格式为:14个字节的以太网首部+28个字节ARP请求/应答。以太网首部的格式为:6个字节的以太网目标地址+6个字节以太网源地址+2个字节帧类型,对于ARP来说,帧类型为0x0806。ARP请求/应答的格式为:2个字节的硬件类型+2个字节的协议类型+1个字节的硬件地址长度+1个字节的协议地址长度+2个字节的操作码+6个字节的发送端以太网地址+4个字节的发送端IP地址+6个字节的目标以太网地址+4个字节的目标IP地址。硬件类型为1表示的是以太网,协议类型为0x0800表示的是IP地址,硬件地址长度和协议地址长度分别为6和4,它们都是以字节为单位的,操作码为1表示的是ARP请求,为2表示的是ARP应答。

 

在下面的测试程序中,我们用交叉网线把开发板与PC机(操作系统为Windows XP,网卡的IP地址为192.168.1.120)相连接,我们通过UART发出一个命令,让开发板发出一个ARP请求数据包,然后接收来自PC机的应答,并把该应答信息通过UART显示出来。其中UART的中断复位程序为:

 

void __irq uartISR(void)

{

       char ch;

       rSUBSRCPND |= 0x1;

       rSRCPND |= 0x1<<28;

       rINTPND |= 0x1<<28;

       ch=rURXH0;

       if(ch == 0x33)

              comm=3;               //表示发送一个ARP数据请求包

      

       rUTXH0=ch;

}

 

另外我们还要事先定义一个遵循ARP协议格式的数组:

 

unsigned char arpsendbuf[42]={

 

       0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,                     //以太网目标地址,全1表示为广播地址

       0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,        //以太网源地址

       0x08,0x06,                                        //帧类型:ARP帧

      

       0x00,0x01,                                        //硬件类型:以太网

       0x08,0x00,                                        //协议类型:IP协议

       0x06,                                                //硬件地址长度:6字节

       0x04,                                                //协议地址长度:4字节

       0x00,0x01,                                        //操作码:ARP请求

      

       0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,        //发送端以太网硬件地址

       192, 168, 1, 50,                                 //发送端IP协议地址

       0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,        //接收端以太网硬件地址

       192, 168, 1, 120                                 //接收端IP协议地址

};

 

其中发送端硬件地址,即以太网源地址(00-01-02-03-04-05)是我们初始化DM9000时定义的。而发送端IP协议地址是我们任意定义的。

 

该测试程序的主程序为:

 

void Main(void)

{

……   ……

//一些必要的初始化

 

       comm=0;               //命令

       flag=0;                  //发送ARP请求包标识

      

       dm_init();              //DM9000初始化

             

       while(1)

       {

              if(comm.==3)

              {    

                     comm=0;

                     dm_tran_packet(arpsendbuf, 42 );               //发送ARP请求包

                     flag=1;           //置标识

              }

}

}

 

接收网络上的数据是通过外部中断方式的,在这个中断处理程序中,主要完成的是接收网卡数据,并把接收到的数据发送到UART,让其显示到PC机上。这里我们还需解决一个问题,那就是当我们发送一个ARP请求包的时候,XP系统并不会应答一个ARP数据包,而是应答一个IP协议数据包,当再多次发出ARP请求包后,才会得到ARP应答包。因此当s3c2440发送ARP请求包后,它首先要检查所接收到的数据包,如果不是ARP应答包,它就要再次发送ARP请求包,直到得到ARP应答包为止。因此中断处理程序为:

 

void __irq DM9000ISR(void)

{

       int i;

      

       rSRCPND = rSRCPND | (0x1<<4);

       rINTPND = rINTPND | (0x1<<4);

 

       if(rEINTPEND&(1<<7))

       {

              rEINTPEND = rEINTPEND | (0x1<<7);

 

              packet_len = dm_rec_packet(buffer);                  //接收网卡数据

 

              if((buffer[12]==0x08)&&(buffer[13]==0x06))          //是ARP协议

              {           

                     //通过UART显示出来

                     for(i=0;i

                     {

                            while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;

                            rUTXH0 = buffer[i];

                     }

 

                     flag=0;                  //清标志

              }

              else if(flag==1)             //如果在发出ARP请求包后,接收到的数据不是ARP协议

              {

                     comm=3;               //继续发送ARP请求包

              }

       }

}

 

       这样,整个网卡程序就编写完毕。为了使大家对程序的因果关系认识得更加清晰,我们再叙述一遍程序的流程:首先初始化UART0,使其用中断方式接收数据,查询方式发送数据;初始化EINT7,这是因为DM9000的数据中断引脚INT是连接到s3c2440的外部中断7引脚上的;然后初始化DM9000,主要是配置一些它的寄存器,并使其用中断方式接收网卡数据,查询方式发送数据,这与UART0相似,最后是死循环等待UART0接收中断服务程序中得到的发送ARP请求包命令。当得到发送ARP请求包命令后,调用DM9000发送数据命令,发送事先准备好的一组数据。在发送完ARP数据后,PC机会应答该请求,从而引发s3c2440外部中断7中断,在该中断服务程序中,主要是完成接收ARP应答包的任务,并把它通过UART0显示出来。

 

       当程序被执行完,并在PC机上通过串口调试软件显示出了一个正确的ARP应答包后,我们还可以通过下列方法来进一步验证该程序的正确性:打开Windows XP系统只带的“命令提示符”小软件,在提示符下输入:arp –a,会出现我们所设置的开发板的MAC地址(00-01-02-03-04-05)和IP地址(192.168.1.50),则说明Windows XP系统已经把我们开发板上的网卡信息添加到了它的静态列表中。

 

       我们对该系统进一步分析还会发现,当开发板上电并且DM9000初始化完成后,Windows XP系统会向该开发板发送一些目标地址为广播地址(FF-FF-FF-FF-FF-FF)的ARP数据包和IP数据包,只要我们正确读取它们,就可以在开发板上电后,自动知道与其相连的系统的MAC地址和IP地址了。另外,如果对这一部分感兴趣,还可以编写ICMP协议的数据包,这样就可以让PC机ping通我们的开发板了。

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