s3c2440的網(wǎng)卡接口擴展
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DM9000可以直接與ISA總線(xiàn)相連，也可以與大多數CPU相連。在這里，我們當然是要讓DM9000與s3c2440相連接了。DM9000對外來(lái)說(shuō)只有兩個(gè)端口——地址口和數據口，地址口用于輸入內部寄存器的地址，而數據口則完成對某一寄存器的讀寫(xiě)。DM9000的CMD引腳用來(lái)區分這兩個(gè)端口，當CMD引腳為0時(shí)，DM9000的數據線(xiàn)上傳輸的是寄存器地址，當CMD引腳為1時(shí)，傳輸的是讀寫(xiě)數據。我們把DM9000的A8和A9接為高電平，把A4~A7接為低電平，并且把DM9000的AEN接到s3c2440的nGCS4引腳上，則DM9000的端口基址為0x20000300，如果再把DM9000的CMD引腳接到s3c2440的ADDR2引腳上，則我們就可以定義DM9000的這兩個(gè)端口地址，它們分別為：
#define DM_ADDR_PORT(*((volatile unsigned short *) 0x20000300))//地址口
#define DM_DATA_PORT(*((volatile unsigned short *) 0x20000304))//數據口
如果要寫(xiě)入DM9000中的某個(gè)寄存器，則先把該寄存器的地址賦予DM_ADDR_PORT，然后再把要寫(xiě)入的數據賦予DM_DATA_PORT即可。讀取DM9000中的某個(gè)寄存器也類(lèi)似。下面的函數的作用分別是DM9000的讀、寫(xiě)寄存器操作：
//寫(xiě)DM9000寄存器
void __inline dm_reg_write(unsigned char reg, unsigned char data)
{
DM_ADDR_PORT = reg;//將寄存器地址寫(xiě)到地址端口
DM_DATA_PORT = data;//將數據寫(xiě)到數據端口
}
//讀DM9000寄存器
unsigned char __inline dm_reg_read(unsigned char reg)
{
DM_ADDR_PORT = reg;
return DM_DATA_PORT;//將數據從數據端口讀出
}
完成了對DM9000寄存器的讀寫(xiě)函數的編寫(xiě)，下面我們就可以初始化DM9000，它的過(guò)程就是適當配置DM9000寄存器的過(guò)程。DM9000的內部寄存器在這里就不做介紹，而且DM9000的應用數據手冊也有如何初始化DM9000的步驟，我們這里只給出具體的程序：
void dm_init(void)
{
dm_reg_write(DM9000_NCR,1);//軟件復位DM9000
delay(30);//延時(shí)至少20μs
dm_reg_write(DM9000_NCR,0);//清除復位位
dm_reg_write(DM9000_NCR,1);//為了確保復位正確，再次復位
delay(30);
dm_reg_write(DM9000_NCR,0);
dm_reg_write(DM9000_GPCR,1);//設置GPIO0為輸出
dm_reg_write(DM9000_GPR,0);//激活內部PHY
dm_reg_write(DM9000_NSR,0x2c);//清TX狀態(tài)
dm_reg_write(DM9000_ISR,0xf);//清中斷狀態(tài)
dm_reg_write(DM9000_RCR,0x39);//設置RX控制
dm_reg_write(DM9000_TCR,0);//設置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);//設置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狀態(tài)
dm_reg_write(DM9000_ISR,0xf);//再次清中斷狀態(tài)
dm_reg_write(DM9000_IMR,0x81);//打開(kāi)接受數據中斷
}
DM9000內部有0x3FF大小的SRAM用于接受和發(fā)送數據緩存。在發(fā)送或接收數據包之前，數據是暫存在這個(gè)SRAM中的。當需要連續發(fā)送或接收數據時(shí)，我們需要分別把DM9000寄存器MWCMD或MRCMD賦予數據端口，這樣就指定了SRAM中的某個(gè)地址，并且在傳輸完一個(gè)數據后，指針會(huì )指向SRAM中的下一個(gè)地址，從而完成了連續訪(fǎng)問(wèn)數據的目的。但當我們在發(fā)送或接受一個(gè)數據后，指向SRAM的數據指針不需要變化時(shí)，則要把MWCMDX或MRCMDX賦予數據端口。下面的程序為DM9000發(fā)送數據的函數，它的兩個(gè)輸入參數分別為要發(fā)送數據數組首地址和數據數組長(cháng)度。在這里我們已經(jīng)知道數據的寬為16位，它是由DM9000的硬件引腳設置實(shí)現的。
void dm_tran_packet(unsigned char *datas, int length)
{
int i;
dm_reg_write(DM9000_IMR, 0x80);//在發(fā)送數據過(guò)程中禁止網(wǎng)卡中斷
dm_reg_write(DM9000_TXPLH, (length>>8) & 0x0ff);//設置發(fā)送數據長(cháng)度
dm_reg_write(DM9000_TXPLL, length & 0x0ff);
DM_ADDR_PORT = DM9000_MWCMD;//發(fā)送數據緩存賦予數據端口
//發(fā)送數據
for(i=0;i
delay(50);
DM_DATA_PORT = datas[i]|(datas[i+1]<<8);//8位數據轉換為16位數據輸出
}
dm_reg_write(DM9000_TCR, 0x01);//把數據發(fā)送到以太網(wǎng)上
while((dm_reg_read(DM9000_NSR) & 0x0c) == 0)
;//等待數據發(fā)送完成
delay(50);
dm_reg_write(DM9000_NSR, 0x2c);//清除TX狀態(tài)
dm_reg_write(DM9000_IMR, 0x81);//打開(kāi)DM9000接收數據中斷
}
發(fā)送數據比較簡(jiǎn)單，接收數據就略顯復雜，因為它是有一定格式要求的。在接收到的一包數據中的首字節如果為0x01，則表示這是一個(gè)可以接收的數據包；如果為0x0，則表示沒(méi)有可接收的數據包。因此在讀取其他字節時(shí)，一定要先判斷首字節是否為0x01。數據包的第二個(gè)字節為數據包的一些信息，它的高字節的格式與DM9000的寄存器RSR完全一致。第三個(gè)和第四個(gè)字節為數據包的長(cháng)度。后面的數據就是真正要接收的數據了。下面就是DM9000接收數據的程序，其中輸入參數為存放輸入數據數組的首地址，輸出參數為接收數據的長(cháng)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);//讀取ISR
if(int_status & 0x1)//判斷是否有數據要接受
{
rx_ready = dm_reg_read(DM9000_MRCMDX);//先讀取一個(gè)無(wú)效的數據
rx_ready = (unsigned char)DM_DATA_PORT;//真正讀取到的數據包首字節
if(rx_ready == 1)//判讀首字節是否為1或0
{
DM_ADDR_PORT = DM9000_MRCMD;//連續讀取數據包內容
rx_status = DM_DATA_PORT;//狀態(tài)字節
rx_length = DM_DATA_PORT;//數據長(cháng)度
if(!(rx_status & 0xbf00) && (rx_length < 10000))//判讀數據是否符合要求
{
for(i=0; i
delay(50);
temp = DM_DATA_PORT;
datas[i] = temp & 0x0ff;
datas[i + 1] = (temp >> 8) & 0x0ff;
}
}
}
else if(rx_ready !=0)//停止設備
{
//dm_reg_write(DM9000_IMR,0x80);//停止中斷
//dm_reg_write(DM9000_ISR,0x0F);//清中斷狀態(tài)
//dm_reg_write(DM9000_RCR,0x0);//停止接收
//還需要復位系統，這里暫時(shí)沒(méi)有處理
}
}
dm_reg_write(DM9000_ISR, 0x1);//清中斷
return rx_length;
}
關(guān)于DM9000的設置我們就介紹到這里，下面就是s3c2440的設置。在這里，網(wǎng)卡發(fā)送數據利用的是查詢(xún)方式，接收數據利用的是中斷方式，因此我們把DM9000的INT引腳連接到了s3c2440的EINT7上。另外我們還是用UART0接口來(lái)控制和顯示網(wǎng)卡數據。這兩個(gè)接口的初始化為：
//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來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的網(wǎng)卡傳輸數據的測驗。由于以太網(wǎng)傳輸數據都是基于某種協(xié)議的，因此要傳輸數據，必須遵循一定的協(xié)議格式。這里我們實(shí)現較為簡(jiǎn)單的ARP協(xié)議。用于以太網(wǎng)的ARP請求/應答分組格式為：14個(gè)字節的以太網(wǎng)首部＋28個(gè)字節ARP請求/應答。以太網(wǎng)首部的格式為：6個(gè)字節的以太網(wǎng)目標地址＋6個(gè)字節以太網(wǎng)源地址＋2個(gè)字節幀類(lèi)型，對于A(yíng)RP來(lái)說(shuō)，幀類(lèi)型為0x0806。ARP請求/應答的格式為：2個(gè)字節的硬件類(lèi)型＋2個(gè)字節的協(xié)議類(lèi)型＋1個(gè)字節的硬件地址長(cháng)度＋1個(gè)字節的協(xié)議地址長(cháng)度＋2個(gè)字節的操作碼＋6個(gè)字節的發(fā)送端以太網(wǎng)地址＋4個(gè)字節的發(fā)送端IP地址＋6個(gè)字節的目標以太網(wǎng)地址＋4個(gè)字節的目標IP地址。硬件類(lèi)型為1表示的是以太網(wǎng)，協(xié)議類(lèi)型為0x0800表示的是IP地址，硬件地址長(cháng)度和協(xié)議地址長(cháng)度分別為6和4，它們都是以字節為單位的，操作碼為1表示的是ARP請求，為2表示的是ARP應答。
在下面的測試程序中，我們用交叉網(wǎng)線(xiàn)把開(kāi)發(fā)板與PC機（操作系統為Windows XP，網(wǎng)卡的IP地址為192.168.1.120）相連接，我們通過(guò)UART發(fā)出一個(gè)命令，讓開(kāi)發(fā)板發(fā)出一個(gè)ARP請求數據包，然后接收來(lái)自PC機的應答，并把該應答信息通過(guò)UART顯示出來(lái)。其中UART的中斷復位程序為：
void __irq uartISR(void)
{
char ch;
rSUBSRCPND |= 0x1;
rSRCPND |= 0x1<<28;
rINTPND |= 0x1<<28;
ch=rURXH0;
if(ch == 0x33)
comm=3;//表示發(fā)送一個(gè)ARP數據請求包
rUTXH0=ch;
}
另外我們還要事先定義一個(gè)遵循ARP協(xié)議格式的數組：
unsigned char arpsendbuf[42]={
0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,//以太網(wǎng)目標地址，全1表示為廣播地址
0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,//以太網(wǎng)源地址
0x08,0x06,//幀類(lèi)型：ARP幀
0x00,0x01,//硬件類(lèi)型：以太網(wǎng)
0x08,0x00,//協(xié)議類(lèi)型：IP協(xié)議
0x06,//硬件地址長(cháng)度：6字節
0x04,//協(xié)議地址長(cháng)度：4字節
0x00,0x01,//操作碼：ARP請求
0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,//發(fā)送端以太網(wǎng)硬件地址
192, 168, 1, 50,//發(fā)送端IP協(xié)議地址
0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,//接收端以太網(wǎng)硬件地址
192, 168, 1, 120//接收端IP協(xié)議地址
};
其中發(fā)送端硬件地址，即以太網(wǎng)源地址（00-01-02-03-04-05）是我們初始化DM9000時(shí)定義的。而發(fā)送端IP協(xié)議地址是我們任意定義的。
該測試程序的主程序為：
void Main(void)
{
…………
//一些必要的初始化
comm=0;//命令
flag=0;//發(fā)送ARP請求包標識
dm_init();//DM9000初始化
while(1)
{
if(comm.==3)
{
comm=0;
dm_tran_packet(arpsendbuf, 42 );//發(fā)送ARP請求包
flag=1;//置標識
}
}
}
接收網(wǎng)絡(luò )上的數據是通過(guò)外部中斷方式的，在這個(gè)中斷處理程序中，主要完成的是接收網(wǎng)卡數據，并把接收到的數據發(fā)送到UART，讓其顯示到PC機上。這里我們還需解決一個(gè)問(wèn)題，那就是當我們發(fā)送一個(gè)ARP請求包的時(shí)候，XP系統并不會(huì )應答一個(gè)ARP數據包，而是應答一個(gè)IP協(xié)議數據包，當再多次發(fā)出ARP請求包后，才會(huì )得到ARP應答包。因此當s3c2440發(fā)送ARP請求包后，它首先要檢查所接收到的數據包，如果不是ARP應答包，它就要再次發(fā)送ARP請求包，直到得到ARP應答包為止。因此中斷處理程序為：
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);//接收網(wǎng)卡數據
if((buffer[12]==0x08)&&(buffer[13]==0x06))//是ARP協(xié)議
{
//通過(guò)UART顯示出來(lái)
for(i=0;i
while(!(rUTRSTAT0 & 0x2)) ;
rUTXH0 = buffer[i];
}
flag=0;//清標志
}
else if(flag==1)//如果在發(fā)出ARP請求包后，接收到的數據不是ARP協(xié)議
{
comm=3;//繼續發(fā)送ARP請求包
}
}
}
這樣，整個(gè)網(wǎng)卡程序就編寫(xiě)完畢。為了使大家對程序的因果關(guān)系認識得更加清晰，我們再敘述一遍程序的流程：首先初始化UART0，使其用中斷方式接收數據，查詢(xún)方式發(fā)送數據；初始化EINT7，這是因為DM9000的數據中斷引腳INT是連接到s3c2440的外部中斷7引腳上的；然后初始化DM9000，主要是配置一些它的寄存器，并使其用中斷方式接收網(wǎng)卡數據，查詢(xún)方式發(fā)送數據，這與UART0相似，最后是死循環(huán)等待UART0接收中斷服務(wù)程序中得到的發(fā)送ARP請求包命令。當得到發(fā)送ARP請求包命令后，調用DM9000發(fā)送數據命令，發(fā)送事先準備好的一組數據。在發(fā)送完ARP數據后，PC機會(huì )應答該請求，從而引發(fā)s3c2440外部中斷7中斷，在該中斷服務(wù)程序中，主要是完成接收ARP應答包的任務(wù)，并把它通過(guò)UART0顯示出來(lái)。
當程序被執行完，并在PC機上通過(guò)串口調試軟件顯示出了一個(gè)正確的ARP應答包后，我們還可以通過(guò)下列方法來(lái)進(jìn)一步驗證該程序的正確性：打開(kāi)Windows XP系統只帶的“命令提示符”小軟件，在提示符下輸入：arp –a，會(huì )出現我們所設置的開(kāi)發(fā)板的MAC地址（00-01-02-03-04-05）和IP地址（192.168.1.50），則說(shuō)明Windows XP系統已經(jīng)把我們開(kāi)發(fā)板上的網(wǎng)卡信息添加到了它的靜態(tài)列表中。
我們對該系統進(jìn)一步分析還會(huì )發(fā)現，當開(kāi)發(fā)板上電并且DM9000初始化完成后，Windows XP系統會(huì )向該開(kāi)發(fā)板發(fā)送一些目標地址為廣播地址（FF-FF-FF-FF-FF-FF）的ARP數據包和IP數據包，只要我們正確讀取它們，就可以在開(kāi)發(fā)板上電后，自動(dòng)知道與其相連的系統的MAC地址和IP地址了。另外，如果對這一部分感興趣，還可以編寫(xiě)ICMP協(xié)議的數據包，這樣就可以讓PC機ping通我們的開(kāi)發(fā)板了。
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