嵌入式MICREL網卡驅動設計

摘要：文中在HEROS嵌入式操作系統中，利用開放源代碼的TCP／IP協議棧，在MICREL芯片組成的網卡架構的基礎上，詳細描述了添加網卡底層驅動程序的步驟，探討并實現了驅動程序的開發。
關鍵詞：網卡驅動；嵌入式操作系統；MICREL

目前隨著互聯網的發展，越來越多的電子設備已經將網絡接入功能作為其默認配置，以實現設備的遠程監控和信息分布式處理。TCP／IP協議棧在很多應用中已經證明了其穩定性，所以在實際應用中主要解決移植和編寫網卡的底層驅動程序的問題，本文討論的是MICREL網卡驅動在HEROS系統中的實現，該款芯片為8851，有兩個完全獨立的網卡電路實現。

1 網卡與HEROS概述
網卡驅動完成的工作是正常發送以及接收網絡數據包。Micrel網卡驅動程序對于操作系統而言是一組子程序，它屏蔽了底層的硬件處理細節，同時向上層軟件提供接口。驅動程序將要發送的數據包按指定格式寫入芯片并啟動發送命令，然后Micrel網卡內部處理單元會自動把數據包轉換成物理幀格式在物理信道上傳輸。反之，Micrel網卡收到物理信號后將其還原成數據，按指定格式存放在芯片緩沖區中以便主機程序取用。
由于Micrel網卡在HEROS系統中的設計采用的是外擴設計，所以圖1中Micrel網卡模塊的位置相應地就位于HEROS操作系統以外，以體現其外擴特性。

2 硬件設計
2．1 網卡硬件特點
KSZ8851整合了一個快速以太網MAC／PHY與一個8／16／32位的普通主機處理器接口和SPI接口。該設備擁有在RXQ和TXQ之間進行共享的18KB內部緩沖存儲器。該緩沖存儲器在接收隊列的緩存容量是12KB，而在發送隊列則是6KB。憑借引腳與麥瑞半導體現有的KSZ8841MQL和KSZ8842MQL系列兼容，該設備可提供80Mbps或更高的性能。該解決方案支持大端(Big—Endian)和小端(Little—Endian)處理器，還支持IPv4／IPv6 checksum生成與校驗。這些功能大大減少了對CPU的使用，并提高了系統整體性能。通過能量檢測模式、可編程的3．3V／2．5V／1．8V IO選項以及一個零下40攝氏度至85攝氏度的工作溫度范圍，KSZ8851還為設計師提供了更強的功率管理功能。最后，該設備以多種封裝形式推出，包括128引腳PQFP封裝、48引腳LQFP封裝和32引腳QFN封裝。