以太網(wǎng)接口和框圖詳細講解

1、實時嵌入式系統(tǒng)以太網(wǎng)接口及應(yīng)用以太網(wǎng)層次功能物理層：定義了數(shù)據(jù)傳輸與接收所需要的光與電信號，線路狀態(tài)，時鐘基準(zhǔn)，數(shù)據(jù)編碼電路等。并向數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備提供標(biāo)數(shù)據(jù)鏈路層：提供尋址機制，數(shù)據(jù)幀的構(gòu)建，數(shù)據(jù)差錯檢查，傳輸控制。向網(wǎng)絡(luò)層提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口等功能。以太網(wǎng)的mac幀格式在幀的前面插入的8字節(jié)中的第一個字段共7個字節(jié)，是前同步碼，用來迅速實現(xiàn)mac幀的比特同步。第二個字段是幀開始定界符，表示后面的信息就是mac幀。ip層ip數(shù)據(jù)報字節(jié)以太網(wǎng)v2mac幀目的地址源地址類型數(shù)據(jù)mac層6624615004插fcs入8字節(jié)mac幀物理層為了達到比特同步，7字節(jié)1字節(jié)在傳輸媒體上實際傳送的要比mac幀還

2、多8個字節(jié)10101011101010101010前同步碼10101010101010定幀界開符始以太網(wǎng)接口的構(gòu)成從硬件的角度看，以太網(wǎng)接口電路主要由mac控制器和物理層接口（physicallayer，phy）兩大部分構(gòu)成。處理器加以太網(wǎng)接口芯片。芯片如rtl8019、rtl8029、rtl8139、cs8900、dm9000等，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也主要包含這兩部分。自帶mac控制器的處理器加物理層接口芯片。如dp83848、bcm5221、ics1893等。物理層芯片系統(tǒng)框圖dp83848的以太網(wǎng)接口lpc1700系列處理器的以太網(wǎng)模塊包含一個全特lpc1768性的10mbps或100mbps的以

3、太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制器（mac），采用dma硬件加速器可以提供最優(yōu)化的性能。專用sram數(shù)據(jù)緩存。用于保存收發(fā)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。該緩沖區(qū)可由以太網(wǎng)dma控制器使用。從而大大減輕了cpu對數(shù)據(jù)收發(fā)的開銷。以太網(wǎng)模塊與片外以太網(wǎng)物理層接口采用mii（介質(zhì)獨立接口）或rmii（簡化的mii）協(xié)議，和片上的miim（mii管理）串行總線。的以太網(wǎng)接口lpc1768的以太網(wǎng)引腳和引腳引腳名稱類型lpc1768rmii引腳描述miimenet_tx_en輸出發(fā)送數(shù)據(jù)使能enet_txd1:0輸出發(fā)送數(shù)據(jù)，2位enet_rxd1:0輸入接收數(shù)據(jù)，2位enet_rx_er輸入接收錯誤enet_crs輸入載波偵聽/數(shù)

4、據(jù)有效enet_rx_clk引腳名稱類型引腳描述enet_mdc輸出miim時鐘enet_mdio輸入/mi數(shù)據(jù)輸入和輸出輸出幀描述符與狀態(tài)字以太網(wǎng)控制器將每個以太網(wǎng)幀用一對描述和狀態(tài)字來表示。描述符中包含了對應(yīng)幀的數(shù)據(jù)起始地址以及數(shù)據(jù)長度。狀態(tài)dma或接收）的結(jié)果。針對發(fā)送和接收分別對應(yīng)有不同描述符與狀態(tài)字隊列。所以控制器一共維護dma4個循環(huán)隊列。發(fā)送描述符及狀態(tài)字隊列，接收描述符及狀態(tài)字隊列。接收描述符與狀態(tài)字隊列接收描述符控制字段作用接收狀態(tài)字位段說明描述符與狀態(tài)字隊列描述符隊列是用戶程序和以太網(wǎng)控制器間數(shù)據(jù)交換的橋梁。dma控制器將描述符及狀態(tài)字隊列維護為滿，空。循環(huán)隊列的操作通過“

5、隊頭”和“隊尾”實現(xiàn)。描述符與狀態(tài)字隊列以太網(wǎng)隊列中的“隊頭”稱為生產(chǎn)者尾”稱為消費者，負責(zé)將數(shù)據(jù)(consumer)從隊列取出。，負責(zé)將數(shù)據(jù)裝入隊列，“隊發(fā)送隊列dma用控戶制程器序接收數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)consumerdma控制器用戶程序producerproducer循環(huán)隊列工作原理供了個描述符及狀態(tài)字索引寄存器。由4維護的，txconsumeindexrxproduceindexdma和軟為了實現(xiàn)循環(huán)隊列的操作，以太網(wǎng)控制器提件驅(qū)動維護的dma為。每操作一個元素，索引加。01發(fā)送隊列接收隊列txproduceindex,rxconsumeindex用戶程序dma控制器發(fā)送數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)rxco

6、nsumeindextxconsumeindex用戶程序dmatxproduceindex控制器rxproduceindex循環(huán)隊列工作原理在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)時，軟件驅(qū)動程序通過和斷循環(huán)隊列的狀態(tài)。的關(guān)系就可以判當(dāng)時，隊列為空。produc。consumeindex=隊列滿eindex當(dāng)時，(produceindex+1)%循環(huán)隊列索引的翻轉(zhuǎn)隊列長度問題：在=(wraparound)consumeindex兩個索引加后，超出了隊列的范圍時，索引應(yīng)該從隊頭重新開始索引。由硬件維護的兩個索引由硬件解決翻轉(zhuǎn)，由軟件維護的兩個索引需1要軟件解決翻轉(zhuǎn)問題。循環(huán)隊列工作原理用戶程序rxconsumeinde

7、x接收隊列接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù)dma控制器rxproduceindex隊翻列轉(zhuǎn)空滿以太網(wǎng)接收數(shù)據(jù)舉例rxdescriptorrxstatus共字節(jié)f0,80狀態(tài)字控制字狀態(tài)字97195f1,8狀態(tài)字2共字節(jié)107狀態(tài)字f2,3共字節(jié)7隊列翻轉(zhuǎn)f0,8共字節(jié)0數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)rxproduceindex=rxconsumeindex=3rxdescriptornumber=3lpc1700以太網(wǎng)接口寄存器lpc1700系列處理器以太網(wǎng)模塊的寄存器分為4大類，包括mac寄存器類17個寄存器、控制寄存器類17個寄存器、接收濾波器類5器，共計44個寄存器。詳見表5.28應(yīng)用舉例本以太網(wǎng)接口實例

8、實現(xiàn)以太網(wǎng)接口的初始化，實現(xiàn)以太網(wǎng)接入及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)。lpc1700網(wǎng)接口初始化，以太網(wǎng)緩沖區(qū)初始化。dp83848以太網(wǎng)接口初始化流程1、使能以太網(wǎng)引腳，打開emac控制器2、利用mac_mac1和mac_command寄存器復(fù)位以太網(wǎng)模式3、初始化mac控制寄存器，設(shè)置mac_mac1、mac_mac2、mac_maxf、mac_clrt、mac_ipgr等寄存器4、使能rmii接口，復(fù)位rmii邏輯位、檢查芯片和鏈路狀態(tài)、6、利用mac_ipgt和mac_supp寄存器配置速率和雙工模式7、利用mac_sa寄存器設(shè)置mac地址8、設(shè)置收發(fā)dma描述符9、利用mac_rxfilterct

9、rl寄存器設(shè)置接收濾波10、利用mac_intenable和mac_intclear寄存器使能emac中斷和清除中斷標(biāo)志11、接收和發(fā)送使能以太網(wǎng)接口接收發(fā)送緩沖區(qū)分配函數(shù)及函數(shù)用于接收與發(fā)送緩沖區(qū)的初始化。代碼如rx_descr_init()tx_descr_init()以太網(wǎng)接口接收發(fā)送緩沖區(qū)分配48字節(jié)接收描述符0x7fe00000接收狀態(tài)字48字節(jié)發(fā)送狀態(tài)字3834接收緩沖區(qū)字節(jié)1500字節(jié)4發(fā)送緩沖區(qū)字節(jié)31500以太網(wǎng)驅(qū)動程序的層次結(jié)構(gòu)lpc1768以太網(wǎng)功能：ethernet_init,ethernet_poll,ethernet_send硬件無關(guān)幀操作：frame_send,frame_get,frame_process幀與內(nèi)存交換：c