基于DM9000A的以太網接口設計與實現

3.1.3 數據幀接收

當DM9000A數據接收使能后，DM9000A就會自動接收數據。DM9000A接收到的數據先保存在地址從0x0C00～0x3FFF的13 KB內部SRAM緩存空間中，它是一個環形結構。

利用寄存器MRCMDX(FOH)和寄存器MRCMD(F2H)可獲取緩存中的數據幀信息。接收到的數據幀格式如圖6所示。

其中第1個字節是接收數據標志字節，表征接收到數據幀是否有效。第2個字節是接收數據幀的狀態字節，其中的內容與接收狀態寄存器RSR中的內容相同，可以用來判斷所接收的數據幀是否正常。第3，4個字節是接收到數據的長度字節，其中低位在前，高位在后。從第5個字節開始的數據才是真正數據幀內容。

數據接收過程如下：

(1)檢查中斷狀態寄存器：ISR(FEH)，若PRS位為1，說明有新的數據幀接收，寫1清除PRS位;若為0，說明無數據，直接返回。

(2)讀取第1個字節，即接收數據標志字節。如果該字節為01，則表示接收下來的是有效數據幀;如果該位為00則表示沒有數據到達，或數據已經接收完成;如果既不是01又不是00，則認為有異常發生，這時就要將DM9000A芯片重啟以使芯片恢復到正常狀態。

(3)讀取第2個字節，即接收狀態字節。根據接收狀態字節判斷所接收的數據幀是否正常。

(4)讀取第3，4字節，即數據幀長度字節。

(5)讀取真正的數據幀內容。

(6)根據獲取的長度信息，判斷是否讀完一幀。如果讀完，接著讀下一幀，直到遇到首字節是00H的幀，說明接收數據已讀完。

數據幀接收流程如圖7所示。

3.2 上層通信協議程序設計

TCP/IP協議模型可以分為四個層次，從下到上依次為：鏈路層、網絡層、傳輸層和應用層。每一層都有不同的功能，低一層為高一層提供服務。

標準的TCP/IP協議棧對處理器的計算、存儲要求比較高，然而，DSP系統的計算資源和存儲資源通常是非常有限，在DSP中實現標準的TCP/IP協議棧將占用大量系統資源，不利于DSP其他方面的應用，因此必須對它進行簡化并優化，盡可能做到代碼精簡，降低存儲開銷。本系統設計和實現了TCP/IP通信協議的必要部分，包括：ARP，IP，ICMP，TCP，UDP等協議。

ARP(地址解析協議)為IP地址到對應的硬件地址之間提供動態映射。IP協議是TCP/IP協議的核心，所有的TCP，UDP，ICMP的數據都是以IP數據格式傳輸的。ICMP(網絡控制報文)是用來傳遞差錯報文以及其他需要注意的信息，有各種類型的ICMP報文，本文只用到ICMP的請求回顯(類型字段為8、代碼字段為0)。TCP提供一種面向連接的、可靠的字節流服務，交換數據之前必須先建立一個TCP連接，即“三次握手”UDP是一個簡單的面向數據報的傳輸層協議，它把應用程序傳給IP層的數據發送出去，但是并不保證他們能到達目的地。在鏈路層，當DM9000A完成一個以太網數據幀接收后，將其讀入暫存數組，檢查以太網幀類型字段，該字段值為0x0806，表示數據幀為ARP幀;該字段的值為0x0800，表示數據幀為IP幀。接著，分別交由ARP協議處理模塊或IP協議處理模塊。編程時使用框架如下：

if(完成以太網數據幀接收)

{ if(以太網類型字段==0x0806)

{ARP處理模塊}

if(以太網類型字段==0x0800)

{IP處理模塊}

}

網絡層收到的為ARP數據報，ARP根據操作字段(ARP請求為1，ARP應答為2)，或者發送ARP應答或者更新ARP地址映射表。若為IP數據報，IP協議處理模塊對數據包解析后，IP首部協議字段若為1就將數據交給ICMP協議處理模塊，若為6則交給TCP處理模塊，若為17則交給UDP處理模塊。傳輸層得到UDP的報文后，按照UDP協議中的端口，分別送給不同的應用層序。若傳輸層得到的是TCP報文，則要根據TCP的狀態轉換圖進行處理。在TCP或UDP的處理模塊中，根據目的端口號，分別將數據送往不同的用戶應用程序。其工作流程如圖8所示。

4 結語

本文把高度集成、低成本的快速以太網控制器DM9000A與數據處理能力強大、高運行速度的DSP()相結合，設計出了一種DSP的以太網接口。實驗結果表明，DSP系統可以通過該接口實現以太網數據通信，經自行裁剪的TCP/IP協議棧，不僅實現了IP，ARP，ICM P，TCP和UDP協議，而且提高了數據傳輸效率。該接口具有硬件接口簡單、外圍器件少、運行穩定可靠、性價比高等特點，同時也能夠滿足測試、采集等高速數據傳輸系統的要求，符合當今DSP設備趨于網絡化發展的方向。