【文章內(nèi)容簡介】 SRAM超過BPHW并且接收新數(shù)據(jù)包時，產(chǎn)生一個擁擠狀態(tài)；Bit[5]表示強制發(fā)送暫停包使能，按溢出門限最高值使能發(fā)送暫停包；Bit[6]表示1發(fā)送暫停包，發(fā)送完成后自動清零，并設(shè)置TX暫停包時間為FFFFH；Bit[7]表示1發(fā)送暫停包，發(fā)送完成后自動清零，并設(shè)置TX暫停包時間為0000H。將其賦值為0x8。 還用到物理地址寄存器（PAR），多點發(fā)送地址寄存器（MAR）。接收控制寄存器（RCR），Bit[0]表示接收使能；Bit[1]表示混雜模式（Promiscuous Mode）；Bit[2]表示忽略不完整的數(shù)據(jù)包；Bit[3]表示忽略所有多點傳送；Bit[4]表示丟棄CRC校驗錯誤的數(shù)據(jù)包；Bit[5]表示丟棄長數(shù)據(jù)包，1為丟棄數(shù)據(jù)包長度超過1522字節(jié)的數(shù)據(jù)包；Bit[6]表示看門狗定時器禁止，1禁止，0使能。賦值0x31。中斷屏蔽寄存器（IMR），Bit[0]表示1使能數(shù)據(jù)包接收中斷；Bit[1]表示1使能數(shù)據(jù)包傳輸終端；Bit[2]表示1使能接收溢出中斷；Bit[3]表示1使能接收溢出計數(shù)器溢出中斷；Bit[4]表示1使能傳輸“Underrun”中斷；Bit[5]表示1使能連接狀態(tài)改變中斷；Bit[7]表示1使能指針自動跳回。當(dāng)SRAM的讀、寫指針超過SRAM的大小時，指針自動跳回起始位置，需要驅(qū)動程序設(shè)置該位，若設(shè)置則MRRH將自動位0CH。本文將其賦值為0x80[7]。 以太網(wǎng)接口設(shè)計1. 以太網(wǎng)的MAC幀格式 目的端的 MAC地址發(fā)送端的MAC地址類型數(shù) 據(jù)FCS 幀的傳輸方向66246~15004 以太網(wǎng)幀格式 以太網(wǎng)的MAC幀格式比較簡單，由5個字段組成。前兩個分別為6字節(jié)的目的端地址與發(fā)送端地址字段。第三個為兩字節(jié)的類型字段，標志上一層用的是什么協(xié)議，如上層使用的是IP數(shù)據(jù)報，則該類型字段值為ox0800。第四個是數(shù)據(jù)字段，其長度為46 ~1500字節(jié)之間。最后為4字節(jié)的幀檢驗序列FCS。MAC幀在物理層傳輸時還須在幀前面插入8個字節(jié)，它有兩段組成，第一個字段為7個字節(jié)的前同步碼，實現(xiàn)位同步。第二個字段是幀開始定界符，定義為10101011。 以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)體定義如下： struct ethernet_frame { UINT8 destination[ETH_ADDRESS_LEN]； UINT8 source[ETH_ADDRESS_LEN]； UINT16 frame_size； UINT16 protocol； UINT16 buf_index； }；2. 以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路傳輸以太網(wǎng)基本上采用總線型的連接方式，在一條電纜上連接所有的計算機，當(dāng)某臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)時，其信號可以傳輸給連接在電纜上的所有計算機。每臺計算機的網(wǎng)卡，可以接收傳過來的數(shù)據(jù)，接收到數(shù)據(jù)后，網(wǎng)卡給CPU一個中斷信號，告訴它應(yīng)該接收數(shù)據(jù)了，收到中斷請求的CPU就中斷現(xiàn)在正在執(zhí)行的處理，開始準備接收數(shù)據(jù)包。驅(qū)動軟件則首先檢查MAC地址，從而判斷是否有自己應(yīng)當(dāng)接收的數(shù)據(jù)報。如果與自己主機NIC的MAC地址相同，就接著檢查類型的字段，以及是否有自己應(yīng)當(dāng)接受的協(xié)議。當(dāng)在自己可接受的協(xié)議情況下，就使用在內(nèi)存中的可接納數(shù)據(jù)幀長度的內(nèi)存緩沖器，把NIC中的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線傳送到內(nèi)存，然后再交由上層的軟件作進一步的處理。如果與自己主機NIC的MAC地址不同，沒有可接收的數(shù)據(jù)，則刪除數(shù)據(jù)報。3. DM9000A接收數(shù)據(jù)處理 DM9000A接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)具體實現(xiàn)函數(shù)為DM9000_ReceiveFrame，首先要判斷數(shù)據(jù)幀的合法性，其具體過程是DM9000A從網(wǎng)絡(luò)中接到一個數(shù)據(jù)包后，會在數(shù)據(jù)包前面加上4個字節(jié)，分別為[01H]、[status]、[LENL]、[LENH]。然后要讀取這四個字節(jié)來確定數(shù)據(jù)包的狀態(tài)，若第一個字節(jié)是[01H]表示接收的是有效數(shù)據(jù)包，若為[00H]則表示沒有收到數(shù)據(jù)包，若為其它值則表示網(wǎng)卡沒有正確初始化，需要重新進行初始化。當(dāng)接收的數(shù)據(jù)包長度小于60字節(jié)時，DM9000A會自動為不足的字節(jié)補上0，使其達到60字節(jié)。同時，在接收到的數(shù)據(jù)包后DM9000還會自動添加4個CRC校驗字節(jié)，可以不予處理。所以，接收到的數(shù)據(jù)包的最小長度會是64字節(jié)。接收到有效數(shù)據(jù)后，讀取并保存以太網(wǎng)協(xié)議頭，以太網(wǎng)協(xié)議頭長度14字節(jié)，具體包括6個字節(jié)的以太網(wǎng)目的MAC地址，6個字節(jié)的以太網(wǎng)源MAC地址和2個字節(jié)的幀類型 [8]。： 讀取接收數(shù)據(jù)包的地址讀取數(shù)據(jù)包第一個字節(jié) 接收有效數(shù)據(jù)開始 01H ?Y N 可接收的協(xié)議 類型？幀頭CRC校驗 正確？結(jié)束保存以太網(wǎng)協(xié)議頭讀取16位數(shù)據(jù)內(nèi)部接收數(shù)據(jù)緩存區(qū)Y N YN DM9000A的接收處理的流程圖4. DM9000A發(fā)送數(shù)據(jù)處理DM9000A發(fā)送處理具體實現(xiàn)函數(shù)為DM9000_SendFrame，首先由DM9000_outb（）函數(shù)寫入數(shù)據(jù)命令，再由DM9000_outw（）函數(shù)按照以太網(wǎng)協(xié)議的格式將16位數(shù)據(jù)寫入，發(fā)送到DM9000A的數(shù)據(jù)發(fā)送緩存區(qū)中，然后將數(shù)據(jù)長度等信息填充到DM9000A的相應(yīng)寄存器內(nèi)，并寫入發(fā)送數(shù)據(jù)的長度，發(fā)送使能命令，DM9000A將緩存的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)幀信息進行MAC組幀，并發(fā)送出去，并設(shè)置一個發(fā)送完成后的清除標志。寫入數(shù)據(jù)命令16位數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)發(fā)送緩存區(qū)寫入發(fā)送數(shù)據(jù)長度發(fā)送數(shù)據(jù)開始結(jié)束清除 DM9000A的發(fā)送處理流程圖3 TCP/IP通信協(xié)議的實現(xiàn) TCP/IP通信的設(shè)計思想 TCP/IP協(xié)議的介紹 TCP／IP協(xié)議起源于20世紀60年代末美國政府資助的一個分組交換網(wǎng)絡(luò)研究項目，到20世紀90年代已經(jīng)發(fā)展成為計算機之間最常用的通信協(xié)議。傳統(tǒng)的開放式系統(tǒng)互連參考模型，是一種通信協(xié)議的7層抽象的參考模型，其中每一層執(zhí)行某一特定任務(wù)。TCP／IP協(xié)議并不完全符合OSI的七層參考模型，它采用4層的層級結(jié)構(gòu)，每一層都呼叫它的下一層所提供的網(wǎng)絡(luò)來完成自己的需求，該模型的目的是使各種硬件在相同的層次上相互通信。TCP/IP協(xié)議代表了整個TCP/IP協(xié)議族，不僅包括TCP和IP兩個協(xié)議，還包括ARP、ICMP、UDP等多個協(xié)議，是Internet上最基本的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，是實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接性和互操作性的關(guān)鍵。 TCP/IP參考模型由數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層構(gòu)成，它們是基于硬件層次的四個概念性層次。在這四個層次中，每一層都有特定的功能，上一層直接利用下一層提供的服務(wù)來實現(xiàn)本層的功能，下一層又通過相鄰層之間的接口為上一層提供服務(wù)。通信的雙方在相同層之間進行通話，通話規(guī)則和協(xié)定就是該層的協(xié)議。TCP/IP參考模型中的每一層都包含有一個或多個協(xié)議，而各個層次所包含的協(xié)議總和就構(gòu)成了TCP/IP協(xié)議棧[9]。： TCP/IP協(xié)議參考模型應(yīng)用層HTTP,Telnet,FTP,SMTP,SNMP傳輸層TCP,UDP網(wǎng)絡(luò)層IP,ICMP,IGMP數(shù)據(jù)鏈路層Ethernet,SLIP,ARP,RARP ，它是TCP/IP參考模型的最底層，它負責(zé)將IP分組封裝成適合在物理網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)膸袷竭M行傳輸，同時將物理網(wǎng)絡(luò)上接收到的數(shù)據(jù)幀進行解封裝，提取出IP分組交付給網(wǎng)絡(luò)層。數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)的具體實現(xiàn)有關(guān)，通常包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的驅(qū)動程序和對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)的接口卡，它們一起處理與傳輸媒介有關(guān)的物理接口細節(jié)。 ，主要確定如何將分組從源端送達目的端。即確定是將數(shù)據(jù)鏈路層傳輸來的IP分組繼續(xù)傳給其他的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，還是直接傳給傳輸層；并對傳輸層發(fā)來的數(shù)據(jù)進行填充報頭、路徑選擇和發(fā)送。IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的重要協(xié)議，它負責(zé)無連接的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)報尋徑和差錯處理。網(wǎng)絡(luò)層還定義了ARP、RARP、ICMP等協(xié)議，以完成地址解析、傳遞網(wǎng)絡(luò)控制信息、提供差錯報告等功能。 ，主要為源端口和目的端口的應(yīng)用程序提供端到端的通信。傳輸層定義了兩個端到端的傳輸層協(xié)議：一個是TCP傳輸控制協(xié)議，它是一個面向連接的協(xié)議，允許從一臺機器發(fā)出的字節(jié)流無差錯的到達另一臺機器；另一個協(xié)議是UDP用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，它是一個不可靠的、不面向連接的傳輸協(xié)議，用于不需要TCP排序和流量控制的應(yīng)用中。 ，為用戶提供特定的應(yīng)用服務(wù)。常見的應(yīng)用層協(xié)議有FTP文件傳輸協(xié)議、HTTP超文本傳輸協(xié)議、SMTP簡單郵件傳送協(xié)議、Telnet遠程登錄協(xié)議等[10]。 數(shù)據(jù)報的封裝 數(shù)據(jù)封裝體現(xiàn)協(xié)議層次模型的重要特征。每層協(xié)議按照自己的方式進行數(shù)據(jù)的封裝和拆封。數(shù)據(jù)發(fā)送時，各層在收到的上一層數(shù)據(jù)前面添加對應(yīng)的頭部信息，進行數(shù)據(jù)封裝，然后傳遞到下一層。數(shù)據(jù)接收時，各層對數(shù)據(jù)進行解包，剝離出頭部信息，進行適當(dāng)?shù)谋４?，然后將?shù)據(jù)傳遞到上一層處理。：以太網(wǎng)首部IP首部TCP首部應(yīng)用數(shù)據(jù)IP首部TCP首部應(yīng)用數(shù)據(jù)以太網(wǎng)驅(qū)動程序TCP首部應(yīng)用數(shù)據(jù)APPL用戶數(shù)據(jù)用戶數(shù)據(jù)應(yīng)用程序TCPIP 數(shù)據(jù)報的封裝 主程序流程 當(dāng)以太網(wǎng)網(wǎng)卡接收到數(shù)據(jù)的時候，這些數(shù)據(jù)都是經(jīng)過了哪些協(xié)議？應(yīng)該做怎樣的處理才能被正確的接收呢？應(yīng)該如何編程實現(xiàn)呢？，展示了本課題設(shè)計的總體思想。初始化是編程實現(xiàn)設(shè)計的必要步驟，如圖所示以初始化設(shè)置為第一步，進入本課題的設(shè)計，它包括設(shè)置時鐘初始化、I/O初始化、存儲器CHCHE配置、使能CACHE及看門狗初始化、中斷初始化和網(wǎng)絡(luò)初始化。其中網(wǎng)絡(luò)初始化包括本地的物理地址以及IP地址、時間的初始化、DM9000A的初始化、ARP、TCP和TCP協(xié)議應(yīng)用層的初始化等。 開 始 接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)是ARP包？是IP包？是ICMP包？是TCP包？YN調(diào)用ARP協(xié)議處理調(diào)用ICMP協(xié)議處理初始化設(shè)置結(jié)束調(diào)用TCP協(xié)議處理調(diào)用TCP應(yīng)用層偵聽事件處理YYYNNN 主程序流程圖 首先調(diào)用DM9000A驅(qū)動，獲取數(shù)據(jù)，實現(xiàn)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)接收。當(dāng)以太網(wǎng)成功接收數(shù)據(jù)時，首先會分析是不是ARP包，是的話就調(diào)用ARP協(xié)議處理，不是的話就看看是不是IP數(shù)據(jù)包，如果不是的話就丟棄該幀。若是IP數(shù)據(jù)包，還要具體分析是哪種報文，因為ICMP、TCP報文都是用IP傳送的。判斷IP數(shù)據(jù)報傳送的是哪種報文后，調(diào)用相應(yīng)協(xié)議的處理程序處理數(shù)據(jù)，這樣就完成了數(shù)據(jù)的接收了。 當(dāng)接收處理完數(shù)據(jù)以后。再重新檢測以太網(wǎng)網(wǎng)卡是否接收新的數(shù)據(jù)，如此一直循環(huán)下去，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。以上各種協(xié)議的處理過程將在后文詳細地描述。 ARP協(xié)議及其實現(xiàn)1. ARP的分組幀格式地址解析協(xié)議（ARP）是聯(lián)系IP協(xié)議和LAN協(xié)議的橋梁，該協(xié)議把節(jié)點的IP解析成對應(yīng)的MAC地址（也叫物理地址），它可以在局域網(wǎng)內(nèi)尋找IP所對應(yīng)的MAC地址，并保存起來以供發(fā)送使用。這是由于以太網(wǎng)設(shè)備并不識別32位的網(wǎng)絡(luò)地址，它是以48位的物理地址來傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的，因此IP驅(qū)動器必須把網(wǎng)絡(luò)目的地址轉(zhuǎn)換為物理目的地址。以太網(wǎng)目的地址幀類型硬件類型協(xié)議類型可選域發(fā)送端以太網(wǎng)地址目的以太網(wǎng)地址以太網(wǎng)源地址發(fā)送端IP地址硬件地址長度協(xié)議地址長度6612166222目的IP地址44以太網(wǎng)首部28字節(jié)ARP請求、應(yīng)答 用于以太網(wǎng)的ARP請求或應(yīng)答分組格式在以太網(wǎng)上解析IP地址時。以太網(wǎng)報頭中的目的地址為全1的特殊地址即廣播地址，電纜上的所有以太網(wǎng)接口都要接收廣播的數(shù)據(jù)幀。以太網(wǎng)幀類型表示后面數(shù)據(jù)的類型，對于ARP請求或應(yīng)答來說，該字段的值為0x0806。形容詞hardware（硬件）和protocol（協(xié)議）用來描述ARP分組中的各個字段。例如，一個ARP請求分組詢問協(xié)議地址（這里是IP地址）對應(yīng)的硬件地址（這里是以太網(wǎng)地址）。硬件類型字段表示硬件地址的類型，它存儲的是以太網(wǎng)的MAC幀，則值為1。協(xié)議類型字段表示要映射的協(xié)議地址種類，它的值為0x0800即表示IP地址，它的值與包含IP數(shù)據(jù)報的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀中的類型字段的值相同。如本課題設(shè)計，在以太網(wǎng)上使用IP協(xié)議進行通信，則硬件類型字段應(yīng)為1，協(xié)議類型字段應(yīng)存儲0x0800。硬件地址長度和協(xié)議地址長度，分別指出硬件地址和協(xié)議地址的長度，以字節(jié)為單位。對于以太網(wǎng)上IP地址的ARP請求或應(yīng)答來說，它們的值分別為6和4?？蛇x域指出四種操作類型，它們是ARP請求（值為1）、ARP應(yīng)答（值為2），這個字段是必需的，因為ARP請求和ARP應(yīng)答的幀類型字段值是相同的。對于一個ARP請求來說，除了目的端硬件地址外的所有其他的字段都有填充值。當(dāng)ARP請求包時，目的端硬件地址域中存儲0；當(dāng)系統(tǒng)收到一份目的端為本機的ARP請求報文后，它就把硬件地址填進去，然后用兩個目的端地址分別替換兩個發(fā)送端地址，并把操作字段置為2，最后把它發(fā)送回去，ARP實現(xiàn)應(yīng)答[11]。在軟件編程時，為了實現(xiàn)ARP協(xié)議，本設(shè)計定義了ARP的結(jié)構(gòu)體，如下：struct arp_entry { UINT8 state； UINT8 type； UINT8 retries； UINT8 ttl； UINT8 hwadr[MAXHWALEN]； UINT32 pradr； } 在這個結(jié)構(gòu)體中，定義了：狀態(tài)state包括ARP_FREE（空閑）、ARP_RESERVED（保留）、ARP_PENDI