【正文】 1． 本地網(wǎng)絡(luò)的初始化 開 始ARP初始化設(shè)置IP地址,默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，子網(wǎng)掩碼TCP初始化TCP應(yīng)用層初始化DM9000A初始化結(jié)束 本地網(wǎng)絡(luò)初始化通信過程中首先要對本地網(wǎng)絡(luò)進行初始化。本設(shè)計中協(xié)議號為0x01。在發(fā)送過程中，調(diào)用DM9000A的驅(qū)動函數(shù)，完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。這時的數(shù)據(jù)包中，序列號為第1 步中的確認(rèn)號值，而確認(rèn)號為第1 步的數(shù)據(jù)包中的序列號+1；（3）第 3 步：同理，服務(wù)器完成它的數(shù)據(jù)發(fā)送任務(wù)后，就也會向客戶端發(fā)送一個終止數(shù)據(jù)包，以關(guān)閉在這個方向上的TCP 連接，該數(shù)據(jù)包中，序列號為客戶端發(fā)送的上一個數(shù)據(jù)包中的確認(rèn)號值，而確認(rèn)號為服務(wù)器發(fā)送的上一個數(shù)據(jù)包中的序列號+該數(shù)據(jù)包所帶數(shù)據(jù)的大?。唬?）第 4 步：客戶端收到服務(wù)器發(fā)送的終止數(shù)據(jù)包后，將對服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)信息，以關(guān)閉該方向上的TCP 連接。3. TCP 關(guān)閉連接關(guān)閉一個連接需要經(jīng)過4 個步驟，因為TCP 連接是全雙工的工作模式，所以每個方向上需要單獨關(guān)閉。傳輸數(shù)據(jù)的簡要過程如下：（1）發(fā)送數(shù)據(jù)：客戶端向服務(wù)器端發(fā)送第一個帶有數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包中的序列號和確認(rèn)號與建立連接第三步的數(shù)據(jù)包中的序列號和確認(rèn)號相同；為提高網(wǎng)絡(luò)傳送效率，發(fā)送端可以連續(xù)發(fā)送多個數(shù)據(jù)包。服務(wù)器向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)的原理，它們是類似的工作過程，這里不再重復(fù)說明。這個數(shù)據(jù)包中，序列號（ISN）是服務(wù)器隨機產(chǎn)生的一個值，確認(rèn)號是客戶端的初始序列號+1；3) 第 3 步：客戶端收到這個同步確認(rèn)數(shù)據(jù)包后，再對服務(wù)器進行一個確認(rèn)。TCP 建立連接，也就是我們常說的三次握手，它需要三步完成。端口號分為兩類，一類是專門分配給一些最常用的應(yīng)用程序，這叫熟知端口；另外一類則是一般的端口號，用來隨時分配給請求通信的客戶進程。填充不定長，填充的內(nèi)容必須為0，它是為了保證包頭的結(jié)合和數(shù)據(jù)的開始處偏移量能夠被32整除。窗口占兩字節(jié)，是報文段接收方的接收緩沖區(qū)的空閑區(qū)域的大小，發(fā)送數(shù)據(jù)一方只能發(fā)送比這個域所表示的數(shù)據(jù)量小的數(shù)據(jù)，單位為字節(jié)。數(shù)據(jù)偏移量占4bit，這是TCP報文段首部的長度，用于指出TCP報文段的數(shù)據(jù)開始處離TCP報文段的起始處有多遠(yuǎn)，“數(shù)據(jù)偏移”的單位是32bit字。 序列號占四個字節(jié)，表示所發(fā)送的數(shù)據(jù)的位置，是本報文段所發(fā)送的數(shù)據(jù)部分第一個字節(jié)的序號，在 TCP傳送的數(shù)據(jù)流中每一個字節(jié)都有一個序號。由于TCP要提供可靠的、面向連接的運輸服務(wù)，因此不可避免地增加了許多的開銷，如確認(rèn)、流量控制、計時器以及連接管理等，使得協(xié)議數(shù)據(jù)單元的首部增大很多，還要占用許多的處理器資源。當(dāng)確定以后就組裝好IP數(shù)據(jù)報，把響應(yīng)應(yīng)答發(fā)送出去。ICMP協(xié)議主要是針對Ping的處理，即對接收到的ping請求報進行應(yīng)答，并發(fā)送ICMP應(yīng)答報文。ICMP報文格式包括：8 bit的報文類型字段標(biāo)志出錯類型，0代表響應(yīng)應(yīng)答，8代表響應(yīng)請求；8 bit代碼字段0表示不能到達(dá)所要發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)；16 bit的校驗和字段；此外報文還包括標(biāo)識符和序號。ICMP消息在以下幾種情況下發(fā)送：當(dāng)數(shù)據(jù)報不能到達(dá)目的地時，當(dāng)網(wǎng)關(guān)已經(jīng)失去緩存功能時，當(dāng)網(wǎng)關(guān)能夠引導(dǎo)主機在更短路由上發(fā)送時[14]。當(dāng)所有字段都準(zhǔn)備好后，根據(jù)IP協(xié)議首部的格式，將各個字段的值填入IP首部中，然后和協(xié)議的數(shù)據(jù)部分一起發(fā)送。在本文的設(shè)計中只討論兩種協(xié)議，即ICMP協(xié)議（因特網(wǎng)控制信息協(xié)議）和TCP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議），因為TCP數(shù)據(jù)包和ICMP數(shù)據(jù)包都是由IP數(shù)據(jù)包來傳送的。然后把剩下的數(shù)據(jù)的長度返回，讓下一個程序處理。計算方法是采用二進制反碼求和，在用得到的結(jié)果跟收到報文時候檢驗和字段比較，如果不相等，就報錯，丟棄該幀。其具體工作過程如下：IP協(xié)議輸入過程最先也是對IP數(shù)據(jù)的再次判斷，判斷兩次，以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。Prosess_ip_out()為IP數(shù)據(jù)報的發(fā)送函數(shù)，它負(fù)責(zé)生成IP報頭，并將其寫入到發(fā)送緩存區(qū)，調(diào)用DM9000A的驅(qū)動函數(shù)將IP數(shù)據(jù)包發(fā)送給以太網(wǎng)接收模塊。 IP協(xié)議的實現(xiàn)1. IP協(xié)議總體設(shè)計 IP協(xié)議主要完成兩個功能，分別是檢查收到的IP數(shù)據(jù)包的首部檢驗和，以及對IP數(shù)據(jù)包進行解析。由于TCP/IP首部中所有的二進制整數(shù)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸時都要求以這種次序，因此它又稱作網(wǎng)絡(luò)字節(jié)序。一個IP數(shù)據(jù)報由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成，首部的前一部分是固定長度，共20個字節(jié)，所有IP數(shù)據(jù)報必須具有的。通過這兩個過程就實現(xiàn)了ARP協(xié)議。主機主動發(fā)出IP請求分組，第一步是在高速緩存中線性查找，查看是否有從目的IP地址到物理地址的映射。然后再對其作相應(yīng)的處理：如果是ARP請求分組，則發(fā)出響應(yīng)分組。3. ARP協(xié)議的實現(xiàn) ARP的實現(xiàn)包括兩個過程：ARP輸入過程和ARP輸出過程。（3）目的主機的ARP層收到這份廣播報文后，識別出這是發(fā)送端在尋問它的硬件地址，于是發(fā)送一個ARP應(yīng)答響應(yīng)，并寫入自己的硬件地址，其他主機不理睬ARP請求。有了高速緩存cache，ARP工作效率會高多了，下面就是它的工作過程：（1）當(dāng)ARP解析一個IP地址時，它會搜索ARP cache和ARP表作匹配。本文為了簡化ARP協(xié)議，緩存表只定義了10項，也就只說在緩存里只能存十組IP地址與物理地址的映射?？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。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。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。 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。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。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。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。 ，為用戶提供特定的應(yīng)用服務(wù)。IP協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的重要協(xié)議，它負(fù)責(zé)無連接的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)報尋徑和差錯處理。： 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(fù)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。 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。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(jì)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(jì)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。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。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。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(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)包。最后為4字節(jié)的幀檢驗序列FCS。 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。賦值0x31。 對于接收/發(fā)送溢出控制寄存器（FCR），Bit[0]表示溢出控制使能，1設(shè)置使能溢出控制模式；Bit[1]表示接收暫停包當(dāng)前狀態(tài)；Bit[2]表示接收暫停包狀態(tài)，只讀清零允許；Bit[3]表示背壓模式，該模式僅在半雙工模式下有效，當(dāng)接收SRAM超過BPHW并數(shù)據(jù)包DA匹配時，產(chǎn)生一個擁擠狀態(tài)；Bit[4]表示背壓模式，該模式僅在半雙工模式下有效，當(dāng)接收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。本課題將其賦值為0x3f。它Bit[0]表示數(shù)據(jù)包接收；Bit[1]表示數(shù)據(jù)包傳輸；Bit[2]表示接收溢出；Bit[3]表示接收溢出計數(shù)器溢出；Bit[4]表示傳輸“Underrun”Bit[5]表示連接狀態(tài)改變；Bit[7]表示處理器模式；0為16位模式，1為8位模式。它的Bit[0]代表發(fā)送請求，發(fā)送完成后自動清零該位；Bit[1]表示禁止為數(shù)據(jù)包指針1添加CRC校驗；Bit[2]表示禁止為數(shù)據(jù)包指針1添加PAD；Bit[3]表示禁止為數(shù)據(jù)包指針2添加CRC校驗；Bit[4]表示禁止為數(shù)據(jù)包指針2添加PAD；Bit[5]表示額外沖突模式控制，0代表當(dāng)額外的沖突計數(shù)多于15則終止本次數(shù)據(jù)包，1代表始終嘗試發(fā)發(fā)送本次數(shù)據(jù)包；Bit[6]表示Jabber傳輸使能，1代表使能Jabber傳輸定時器（2048字節(jié)），0代表禁止。在本課題將其設(shè)置為0x00，表示激活PHY。 GPIO控制寄存器（GPCR），GPCR的1到3位表示GPIO的輸入輸出方向，1為輸出，0為輸入。6. DM9000A的初始化處理 DM9000A的初始化處理基于DM9000A如何接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的驅(qū)動程序設(shè)計，DM9000A是一個全雙工的低功耗快速以太網(wǎng)控制器，集成了MAC層和PHY層，同時具有16K字節(jié)的SRAM，支持多種雙絞線和光纖傳輸媒介，完全兼容IEEE802．3u協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，10／100MB／s自適應(yīng)。當(dāng)CMD引腳拉高時，當(dāng)前命令周期訪問的是數(shù)據(jù)端口；當(dāng)CMD引腳拉低時，當(dāng)前命令周期訪問的是地址端口。 DM9000A的驅(qū)動1. DM9000A按字節(jié)、半字、字方式讀寫數(shù)據(jù)define DM9000_outb(d，P) ( *(volatile UINT8 *)p = d ) define DM9000_outw(d，p) ( *(volatile UINT16*)p = d )define DM9000_outl(d，p) (*(volatile UINT32 *)p = d )define DM9000_inb(p) (*(volatile UINT8 *)p)define DM9000_inw(p) (*(volatile UINT16 *)p)define DM9000_inl(p) (*(volatile UINT32 *)p)其中*(volatile UINT8 *)p為強制類型轉(zhuǎn)換，即將P轉(zhuǎn)換為無符號八位，再將d賦給轉(zhuǎn)換后的p，后面幾個語句類似于此語句。 （2）通過DATA端口來讀/寫數(shù)據(jù)[4]。讀寫信號與片選信號都是保持默認(rèn)設(shè)置的低電平有效。這是完全符合IEEE ，它的自動協(xié)調(diào)功能將自動完成配置以最大限度地適合其線路帶寬。 DM9000A芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理 1. 總體介紹DM9000A是一款完全集成的和符合成本效益單芯片快速以太網(wǎng)MAC控制器與一般處理接口，一個10/100M自適應(yīng)的PHY和4K DWORD值的SRAM 。網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動中用的網(wǎng)卡是DM9000A，用于S3C44B0X和網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，DM9000A采用的晶振是25MHZ。SDRAM用來儲存數(shù)據(jù)，它的地址范圍為0X0C000000~0X0E000000。2 以太網(wǎng)接口 硬件平臺描述ARM處理器FLASH網(wǎng)絡(luò)接口SRAM串行口LCD接口USB接口網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動JTAG電源晶振USB接口 硬件平臺本課題實現(xiàn)TCP/。針對TCP協(xié)議，更加系統(tǒng)的說明了它的具體通訊過程，如建立連接、數(shù)據(jù)傳輸、關(guān)閉連接等。主要介紹了本課題的硬件平臺，DM9000A的工作原理及驅(qū)動過程等。TCP/IP協(xié)議已成為目前最為流行及廣泛使用的以太網(wǎng)協(xié)議，TCP通信也將成為基于ARM的有線通信的的主要通信方式，實現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程溫度環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)通信等廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在，TCP/IP已推廣到因特網(wǎng)以外的網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，比如商店的收款機、銀行的ATM自動取款機、測量儀器、機械設(shè)備的控制與監(jiān)視、公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)及家庭內(nèi)的居室自動化等等，開展了各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用[2]。它之所以能夠獲得如此成就，是因為它具有如下的特點： 開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以獨立于特定計算機和操作系統(tǒng)的開放方式；獨立于特定的物理網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運行在多種網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)上；共同的地址規(guī)劃方案，使得整個網(wǎng)絡(luò)中的任何TCP/IP設(shè)備都具有一個唯一的地址；標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議提供了多種可靠的用戶服務(wù)。不管在商務(wù)還是在家庭中，把計算機與網(wǎng)絡(luò)相連，利用TCP/IP協(xié)議通信獲得全世界信息，推進了TCP/IP技術(shù)的增強。從而驗證了TCP/IP的成功，使其得以發(fā)展[1]。然而考慮到如何讓各種電腦都認(rèn)可的信號來打開