1：DM9000原理分析
s5pv210接DM9000 底板图：
重要的引脚有：IOR、IOW、AEN、CMD、INT、RST 以及数据引脚 SD0-SD15
看数据手册这些引脚的作用：
IOR：读选择引脚，低电平有效，即低电平是读；
IOW：写选择引脚，低电平有效，即低电平写；
CS （chip select）片选信号，s5pv210中有6个外加srom接口 bank0-bank5 CS引脚可以接 CS0-CS5代表与这6个bank中其中一个相连
cmd寄存器是命令/数据切换引脚，低电平时读写命令操作，高电平时读写数据操作其中。地址引脚配合AEN引脚来选通该网卡芯片，对于大多数的应用来说没有意义，
因为在我们的应用中一般只用一个网卡芯片，而这些地址引脚主要用于在多网卡芯片环境下选择其中之一。DM9000工作的默认基地址为0x300，这里我们按照默认地址选择，
将SA9、SA8接高电平，SA7-DA4接低电平。
上面这段话很关键：dm9000芯片数据总线16根，地址总线只连接了1根，连接的ADDR2，dm9000中的寄存器寻址是通过数据总线来寻址的，并不是通过地址总线寻址；
连接这个地址总线的作用是配合cs总线进行片选，来选择网卡芯片；比如说有两个网卡芯片的可以在用一个cs线和地址线连接另外一个网卡芯片；
当addr2为低电平时，data总线发送的是地址，前面提到了9、8地址线为1,4-7地址线为0，所以基地址是0x8800_0300 ，当addr2为0
即0x8800_0300地址中的值为地址，这个地址中的值对应的是dm9000芯片中的寄存器，而addr2为1即0x8800_0304这个地址对应的位数据。
总结一下：0x8800_0300 加上一定的偏移量 用来选择dm9000中的寄存器，而0x8800_0304这个寄存器用来给dm9000中的寄存器读写值；
在配合IOW、IOR两个命令总线，我们就可以读取和写入dm9000寄存器，从而进行对寄存器的操控。
这里内容参考http://blog.csdn.net/googlemi/article/details/8887871这篇博客；
在DM9000中，只有两个可以直接被处理器访问的寄存器，这里命名为CMD端口和DATA端口。事实上，DM9000中有许多控制和状态寄存器（这些寄存器在上一篇文章中有详细的使用说明），
但它们都不能直接被处理器访问，访问这些控制、状态寄存器的方法是：
（1）、将寄存器的地址写到CMD端口；
（2）、从DATA端口读写寄存器中的数据；
1、读、写寄存器
其实，INDEX端口和DATA端口的就是由芯片上的CMD引脚来区分的。低电平为INDEX端口，高电平为DATA端口。所以，要想实现读写寄存器，就必须先控制好CMD引脚。
若使用总线接口连接DM9000的话，假设总线连接后芯片的基地址为0x800300（24根地址总线），只需如下方法：
#define _REG_DM_ADDR (*(volatile unsigned short *)0x800300)
#define _REG_DM_DATA (*(volatile unsigned short *)0x800304)
DM9000寄存器写函数：
void dm9k_reg_write(u16 reg, u16 data)
{
udelay(20); //延时20um
_REG_DM_ADDR = reg;
udelay(20); //延时20um
_REG_DM_DATA = data;
}
这个函数即可把data中的值写入dm9000相应的寄存器中；
unsigned int dm9k_reg_read(u16 reg)
{
udelay(20); //延时20um
_REG_DM_ADDR = reg;
udelay(20);
return _REG_DM_DATA ;
}
下图为dm9000中的寄存器对应基地址的偏移量，可以看出dm9000中的寄存器都是8bit的；
以上两个图是s5pv210 datamunu的网卡读写时序
下面我们来初始化dm9000网卡：
首先，初始化srom控制器：
SROM_BW寄存器用来选择bank以及设置数据位宽
void cs_init()
{
/*设置bank1为16bit 其他位为0*/
SROM_BW &= (~(0xf<<4));
SROM_BW |= (0x1<<4);
/*设置时序*/
SROM_BC1 =(0<<0)|(0x2<<4)|(0x2<<8)|(0x2<<12)|(0x2<<16)|(0x2<<24)|(0x2<<28);
}
/*dm9000的复位代码*/
void dm9k_reset(void)
{
dm9000_reg_write(GPCR, 0x01);//设置 GPCR(1EH) bit[0]=1，使DM9000的GPIO3为输出。
dm9000_reg_write(GPR, 0x00);//GPR bit[0]=0 使DM9000的GPIO3输出为低以激活内部PHY。
udelay(5000);//延时2ms以上等待PHY上电。
dm9000_reg_write(NCR, 0x03);//软件复位
udelay(30);//延时20us以上等待软件复位完成
dm9000_reg_write(NCR, 0x00);//复位完成，设置正常工作模式。
dm9000_reg_write(NCR, 0x03);//第二次软件复位，为了确保软件复位完全成功。此步骤是必要的。
udelay(30);
dm9000_reg_write(NCR, 0x00);
}
void dm9k_clear(void)
{
dm9000_reg_write(NSR, 0x2c);//清除各种状态标志位
dm9000_reg_write(ISR, 0x3f);//清除所有中断标志位
}
void dm9k_conreg_init(void)
{
dm9k_reg_write(RCR, 0x39);//接收控制
dm9k_reg_write(TCR, 0x00);//发送控制
dm9k_reg_write(BPTR, 0x3f);
dm9k_reg_write(FCTR, 0x3a);
dm9k_reg_write(RTFCR, 0xff);
dm9k_reg_write(SMCR, 0x00);
/*以上是功能控制，具体功能参考上一篇文章中的说明，或参考数据手册的介绍*/
}
void dm9k_mac_init(void)
{
int i = 0;
unsigned char mac_addr[] = {0x44, 0x45, 0x53, 0x54, 0x00, 0x00};
for (i=0; i<6; i++)
dm9000_reg_write(PAR + i, mac_addr[i]);//6个字节的MAC地址
}
void dm9k_enalbe(void)
{
dm9000_reg_write(IMR, 0x81);
/*中断使能（或者说中断屏蔽），即开启我们想要的中断，关闭不想要的，这里只开启的一个接收中断*/
}
void dm9k_init(void)
{
cs_init(); //片选、时序
dm9k_reset(); //dm9000重启
dm9k_clear(); //清中断、清标志位
dm9k_conreg_init(); //控制寄存器初始化
dm9k_mac_init(); //mac地址初始化
dm9k_enalbe(); //dm9000使能
}
3、发送、接收数据包
同样，以程序为例，通过注释说明。
//发送数据包
//参数：datas为要发送的数据缓冲区（以字节为单位），length为要发送的数据长度（两个字节）。
void sendpacket(unsigned char *datas, unsigned int length)
{
unsigned int len, i;
dm9000_reg_write(IMR, 0x80);//先禁止网卡中断，防止在发送数据时被中断干扰
len = length;
dm9000_reg_write(TXPLH, (len>>8) & 0x0ff);
dm9000_reg_write(TXPLL, len & 0x0ff);
/*这两句是将要发送数据的长度告诉DM9000的寄存器*/
DM_ADD = MWCMD;//这里的写法是针对有总线接口的处理器，没有总线接口的处理器要注意加上时序。
for(i=0; i { udelay(20); DM_CMD = datas[i] | (datas[i+1]<<8); } /*上面是将要发送的数据写到DM9000的内部SRAM中的写FIFO中，注意没有总线接口的处理器要加上适当的时序*/ /*只需要向这个寄存器中写数据即可，MWCMD是DM9000内部SRAM的DMA指针，根据处理器模式，写后自动增加*/ dm9000_reg_write(TCR, 0x01);//发送数据到以太网上 while((dm9000_reg_read(NSR) & 0x0c) == 0);//等待数据发送完成 udelay(20); dm9000_reg_write(NSR, 0x2c);//清除状态寄存器，由于发送数据没有设置中断，因此不必处理中断标志位 dm9000_reg_write(IMR, 0x81);//DM9000网卡的接收中断使能 } 以上是发送数据包，过程很简单。而接收数据包确需要些说明了。DM9000从网络中接到一个数据包后，会在数据包前面加上4个字节，分别为“01H”、“status”（同RSR寄存器的值）、“LENL”（数据包长度低8位）、“LENH”（数据包长度高8位）。所以首先要读取这4个字节来确定数据包的状态，第一个字节“01H”表示接下来的是有效数据包，若为“00H”则表示没有数据包，若为其它值则表示网卡没有正确初始化，需要从新初始化。 如果接收到的数据包长度小于60字节，则DM9000会自动为不足的字节补上0，使其达到60字节。同时，在接收到的数据包后DM9000还会自动添加4个CRC校验字节。可以不予处理。于是，接收到的数据包的最小长度也会是64字节。当然，可以根据TCP/IP协议从首部字节中出有效字节数，这部分在后面讲解。下面为接收数据包的函数。 //接收数据包 //参数：datas为接收到是数据存储位置（以字节为单位） //返回值：接收成功返回数据包类型，不成功返回0 unsigned int receivepacket(unsigned char *datas) { unsigned int i, tem; unsigned int status, len; unsigned char ready; ready = 0;//希望读取到“01H” status = 0;//数据包状态 len = 0; //数据包长度 /*以上为有效数据包前的4个状态字节*/ if(dm9000_reg_read(ISR) & 0x01) { dm9000_reg_write(ISR, 0x01); } /*清除接收中断标志位*/ /***********************************************************************************/ /*这个地方遇到了问题，下面的黑色字体语句应该替换成成红色字体，也就是说MRCMDX寄存器如果第一次读不到数据，还要读一次才能确定完全没有数据。 在做 PING 实验时证明：每个数据包都是通过第二次的读取MRCMDX寄存器操作而获知为有效数据包的，对初始化的寄存器做了多次修改依然是此结果，但是用如下方法来实现，绝不会漏掉数据包。*/ ready = dm9000_reg_read(MRCMDX); // 第一次读取，一般读取到的是 00H if((ready & 0x0ff) != 0x01) { ready = dm9000_reg_read(MRCMDX); // 第二次读取，总能获取到数据 if((ready & 0x01) != 0x01) { if((ready & 0x01) != 0x00) //若第二次读取到的不是 01H 或 00H ，则表示没有初始化成功 { dm9000_reg_write(IMR, 0x80);//屏幕网卡中断 DM9000_init();//重新初始化 dm9000_reg_write(IMR, 0x81);//打开网卡中断 } retrun 0; } } /* ready = dm9000_reg_read(MRCMDX); // read a byte without pointer increment if(!(ready & 0x01)) { return 0; }*/ /***********************************************************************************/ /*以上表示若接收到的第一个字节不是“01H”，则表示没有数据包，返回0*/ status = dm9000_reg_read(MRCMD); udelay(20); len = DM_CMD; if(!(status & 0xbf00) && (len < 1522)) { for(i=0; i { udelay(20); tem = DM_CMD; datas[i] = tem & 0x0ff; datas[i + 1] = (tem >> 8) & 0x0ff; } } else { } /*以上接收数据包，注意的地方与发送数据包的地方相同*/ if(len > 1000) return 0; if( (HON( ETHBUF->type ) != ETHTYPE_ARP) && (HON( ETHBUF->type ) != ETHTYPE_IP) ) { return 0; } packet_len = len; /*以上对接收到的数据包作一些必要的限制，去除大数据包，去除非ARP或IP的数据包*/ } 注意：上面的函数用到了一些宏定义，已经在头文件中定义过（补充在本文结尾处），这里说明一下：其中uint16定义为两个字节的变量，根据C编译器进行定义。 unsigned char Buffer[1000];//定义了一个1000字节的接收发送缓冲区 uint16 packet_len;//接收、发送数据包的长度，以字节为单位。 struct eth_hdr //以太网头部结构，为了以后使用方便 { unsigned char d_mac[6]; //目的地址 unsigned char s_mac[6]; //源地址 uint16 type; //协议类型 }; struct arp_hdr //以太网头部+ARP首部结构 { struct eth_hdr ethhdr; //以太网首部 uint16 hwtype; //硬件类型(1表示传输的是以太网MAC地址) uint16 protocol; //协议类型(0x0800表示传输的是IP地址) unsigned char hwlen; //硬件地址长度(6) unsigned char protolen; //协议地址长度(4) uint16 opcode; //操作(1表示ARP请求,2表示ARP应答) unsigned char smac[6]; //发送端MAC地址 unsigned char sipaddr[4]; //发送端IP地址 unsigned char dmac[6]; //目的端MAC地址 unsigned char dipaddr[4]; //目的端IP地址 }; struct ip_hdr //以太网头部+IP首部结构 { struct eth_hdr ethhdr; //以太网首部 unsigned char vhl, //4位版本号4位首部长度(0x45) tos; //服务类型(0) uint16 len, //整个IP数据报总字节长度 ipid, //IP标识 ipoffset; //3位标识13位偏移 unsigned char ttl, //生存时间(32或64) proto; //协议(1表示ICMP,2表示IGMP,6表示TCP,17表示UDP) uint16 ipchksum; //首部校验和 unsigned char srcipaddr[4], //源IP destipaddr[4]; //目的IP }; #define ETHBUF ((struct eth_hdr*)(&Buffer[0])) #define ARPBUF ((struct arp_hdr*)(&Buffer[0])) #define IPBUF ((struct ip_hdr *)(&Buffer[0])) 以上定义的三种首部结构，是根据TCP/IP协议的相关规范定义的，后面会对ARP协议进行详细讲解。 【上半部分完】 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 4、验证初始化中的各个函数。 下面我们来看一下，上面所写的初始化函数是否可用。以上我们写好了三个函数，分别为 DM9000_init()，sendpacket()和receivepacket()，保存并命名为dm9000.c。既然我们要进行调试，当 然要有结果输出，根据自己的处理器的情况写一个串口程序，这些函数是学某个单片机的基础，这里不 做详细介绍，用到是时候会在函数里注释一下。 接下来我们来写个主函数，新建C文件，命名为mian.c，填写如下函数： void main(void) { unsigned int i; unsigned char c; uart0_init();//初始化串口，调试时用到 DM9000_init();//初始化网卡 print_regs();/*通过串口，将DM9000中的寄存器打印出来，显示在超级终端上。此函数根据自己 的处理器进行修改，功能仅仅是读DM9000寄存器dm9000_reg_read()，再通过串口打印出来而已*/ } 函数写好，保存文件，连接硬件，连接网线到电脑上或局域网上，运行结果如下图所示： 图4 显示寄存器值 这里首先检查，各个控制寄存器是否是自己写进去的值，在检查状态寄存器是否正确，其中主要要 看NSR寄存器的bit[6]是否为“1”，该位表示是否连接成功。本例中NSR的值为40H，括号里的数为对应 的十进制数。 下面我们将主函数改进一下，增加个中断接收函数，查看是否能接收到数据。 void main(void) { unsigned int i; unsigned char c; uart0_init();//初始化串口，调试时用到 DM9000_init();//初始化网卡 /********************************************************************************/ /*这一部分要根据自己的处理器情况，将DM9000的INT引脚连接到处理器的外部中断上，打开中断*/ /********************************************************************************/ sendpacket(60);/*我事先已经在Buffer[]中存储了ARP请求数据包，这里就直接发送了，以便接收 ARP应答包。大家可以先参考后面讲的ARP协议，根据自己机器的情况，将数据事先存到Buffer[]中*/ while(1);//等待中断 } void int_issue(void) //中断处理函数，需要根据自己的处理器进行设置 { unsigned int i; i = receivepacket(Buffer);//将数据读取到Buffer中。 int_again : if(i == 0) { return; } else { print_buffer();//将接收到的所有数据打印出来 while(1);//停止在这里等待观察，注意：实际应用中是不允许停止在中断中的。 } /************************************************************************************/ /*这里加上这一段，目的是判断中断期间是否接收到其它数据包。有则加以处理。不加也完全可以*/ /* 根据自己的处理器，判断处理器是否还处在中断状态，若是则进行如下操作，不是则跳过该段。*/ i = receivepacket(Buffer); if(i != 0) { goto int_again; } /************************************************************************************/ } 编译调试，运行结果如下： 图5 接收数据包中的数据 这是一个ARP应答包，包含了我电脑上的MAC地址和局域网内的IP地址。反正我也不是啥重要人物， 这里就不保密了，呵呵。 如果一些顺利，到这里对DM9000网卡芯片的初始化工作就完成了。如果出现问题，首先要 检查寄存器的值是否正确。可以将DM9000中的寄存器打印出来，查看到底是哪里的问题。如果打印出的 值很混乱，在确保串口程序无误的前提下，查看硬件连接，以及寄存器读写时序是否正确，重复调试几 次查找原因。 三、ARP协议的实现 1、ARP协议原理简述 ARP协议（Address Resolution Protocol 地址解析协议），在局域网中，网络中实际传输的是“ 帧”，帧里面有目标主机的MAC地址。在以太网中，一个注意要和另一个主机进行直接通信，必须要知 道目标主机的MAC地址。这个MAC地址就是标识我们的网卡芯片唯一性的地址。但这个目标MAC地址是如 何获得的呢？这就用到了我们这里讲到的地址解析协议。所有“地址解析”，就是主机在发送帧前将目 标IP地址转换成MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC 地址，以保证通信的顺利进行。所以在第一次通信前，我们知道目标机的IP地址，想要获知目标机的 MAC地址，就要发送ARP报文（即ARP数据包）。它的传输过程简单的说就是：我知道目标机的IP地址， 那么我就向网络中所有的机器发送一个ARP请求，请求中有目标机的IP地址，请求的意思是目标机要是 收到了此请求，就把你的MAC地址告诉我。如果目标机不存在，那么此请求自然不会有人回应。若目标 机接收到了此请求，它就会发送一个ARP应答，这个应答是明确发给请求者的，应答中有MAC地址。我接 到了这个应答，我就知道了目标机的MAC地址，就可以进行以后的通信了。因为每次通信都要用到MAC地 址。 ARP报文被封装在以太网帧头部中传输，如图为ARP请求报文的头部格式。 图6 用于以太网的ARP请求或应答分组格式 注意，以太网的传输存储是“大端格式”，即先发送高字节后发送低字节。例如，两个字节的数据 ，先发送高8位后发送低8位。所以接收数据的时候要注意存储顺序。 整个报文分成两部分，以太网首部和ARP请求/应答。下面挑重点讲述。 “以太网目的地址”字段：若是发送ARP请求，应填写广播类型的MAC地址FF-FF-FF-FF-FF-FF，意思是 让网络上的所有机器接收到； “帧类型”字段：填写08-06表示次报文是ARP协议； “硬件类型”字段：填写00-01表示以太网地址，即MAC地址； “协议类型”字段：填写08-00表示IP，即通过IP地址查询MAC地址； “硬件地址长度”字段：MAC地址长度为6（以字节为单位）； “协议地址长度”字段：IP地址长度为4（以字节为单位）； “操作类型”字段：ARP数据包类型，1表示ARP请求，2表示ARP应答； “目的以太网地址”字段：若是发送ARP请求，这里是需要目标机填充的。 ARP协议原理很简单，下面我们来编写ARP协议的处理函数。新建文件命名为arp.c，填写如下函数 ： unsigned char mac_addr[6] = {*，*，*，*，*，*}; unsigned char ip_addr[4] = { 192, 168, *, * }; unsigned char host_ip_addr[4] = { 192, 168, *, * }; unsigned char host_mac_addr[6]={ 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff }; unsigned char Buffer[1000]; uint16 packet_len; /*这些全局变量，在前面将的文件中有些已经有过定义，这里要注意在前面加上“extern”关键字。“ *”应该根据自己的机器修改*/ #define ARPBUF ((struct arp_hdr*)(&Buffer[0])) #define HON(n) ((((uint16)((n) & 0xff)) << 8) | (((n) & 0xff00) >> 8)) /*此宏定义是将小端格式存储的字（两个字节）转换成大端格式存储*/ void arp_request(void) //发送ARP请求数据包 { //以太网首部 memcpy(ARPBUF->ethhdr.d_mac, host_mac_addr, 6); /*字符串拷贝函数，文件要包含 贝字符数*/ memcpy(ARPBUF->ethhdr.s_mac, mac_addr, 6); ARPBUF->ethhdr.type = HON( 0x0806 ); /*小端格式的编译器，可以用HON()宏来转换成大端格式，如果你的编译器是大端格式，直接填写 0x0806即可*/ /*就是简单的按照协议格式填充，以下同*/ //ARP首部 ARPBUF->hwtype = HON( 1 ); ARPBUF->protocol = HON( 0x0800 ); ARPBUF->hwlen = 6; ARPBUF->protolen = 4; ARPBUF->opcode = HON( 1 ); memcpy(ARPBUF->smac, mac_addr, 6); memcpy(ARPBUF->sipaddr, ip_addr, 4); memcpy(ARPBUF->dipaddr, host_ip_addr, 4); packet_len = 42;//14+28=42 sendpacket( Buffer, packet_len ); } 注释：ARPBUF的宏定义和ARP首部结构，在前面已经讲过。同时注意执行该函数时中断的处理。这里没 作处理。 看上去很easy吧，下面函数实现接收ARP请求或接收ARP应答的处理。 unsigned char arp_process(void)//ARP接收函数，成功返回1，否则返回0 { //简单判断ARP数据包有无损坏,有损坏则丢弃,不予处理 if( packet_len < 28 )//ARP数据长度为28字节为无效数据 { return 0; } switch ( HON( ARPBUF->opcode ) ) { case 1 : //处理ARP请求 if( ARPBUF->dipaddr[0] == ip_addr[0] && ARPBUF->dipaddr[1] == ip_addr[1] && ARPBUF->dipaddr[2] == ip_addr[2] && ARPBUF->dipaddr[3] == ip_addr[3] )//判断是否是自己的IP，是否向自己询问MAC地址 。 { memcpy(ARPBUF->dmac, ARPBUF->smac, 6); memcpy(ARPBUF->ethhdr.d_mac, ARPBUF->smac, 6); memcpy(ARPBUF->smac, mac_addr, 6); memcpy(ARPBUF->ethhdr.s_mac, mac_addr, 6); memcpy(ARPBUF->dipaddr, ARPBUF->sipaddr, 4); memcpy(ARPBUF->sipaddr, ip_addr, 4); ARPBUF->ethhdr.type = HON( 0x0806 ); packet_len = 42; sendpacket( Buffer, packet_len );//发送ARP数据包 return 1; } else { return 0; } break; case 2 : //处理ARP应答 if( ARPBUF->dipaddr[0] == ip_addr[0] && ARPBUF->dipaddr[1] == ip_addr[1] && ARPBUF->dipaddr[2] == ip_addr[2] && ARPBUF->dipaddr[3] == ip_addr[3] )//再次判断IP，是否是给自己的应答 { memcpy(host_mac_addr, ARPBUF->smac, 6);//保存服务器MAC地址 return 1; } else { return 0; } break; default ://不是ARP协议 return 0; } } 根据ARP协议格式看这两个函数并不困难。于是我们又得到两个函数：arp_request()和 arp_process()。 3、ARP程序调试 下面我们修改主函数和中断处理函数。 将mian()函数中的“sendpacket(60);”语句换成“arp_request();”语句。 void int_issue(void) //中断处理函数，需要根据自己的处理器进行设置 { unsigned int i; i = receivepacket(Buffer);//将数据读取到Buffer中。 if(i == 0) { return; } else { i = arp_process(); if(i == 1)//判断是否是ARP协议 print_hostmacaddr();//打印目标机的MAC地址，就是用串口打印host_mac_addr[]中的6 个字节 } } 保存运行调试。 图7 主机MAC地址 至此，关于DM9000的调试过程就完成了。之后我还调试了UDP通讯、TCP通讯等，主要是关于协议的 处理了，这里就不介绍了。有兴趣的朋友可以参看《TCP/IP协议》第一卷，将会有很大帮助。希望这些 调试过程能为读者或多或少的提供些有用的信息，也欢迎大家和我一起讨论。 我的Email： 补充：增加了udp实现 http://hi.baidu.com/firstm25/blog/item/d22f3443e373781f73f05d9b.html
return 0;
return HON( ETHBUF->type ); //返回数据包的类型，这里只选择是ARP或IP两种类型
2、ARP的处理程序
ARPBUF->opcode = HON( 2 );//设置为ARP应答