原创：网络控制器DM9000A在嵌入式系统中的应用

原创：网络控制器DM9000A在嵌入式系统中的应用 摘要:介绍网络接口芯片DM9000A与ARM处理器AT91RM9200之间的硬件接口 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 ，实现了在嵌入式Linux系统中网络驱动开发。 中国 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 网 关键词:DM9000A;Linux;嵌入式系统;网络驱动引言 目前，网络技术在电子产品中的应用越来越广，更多的嵌入式设备需要提供网络接口，以方便与外部互联通讯。现在流行的大多数嵌入式CPU(如ARM、PPC)都提供了此类接口，但对于一些相对复杂的嵌入式系统来说，可能需要扩展以太网口，以满足网络通讯需要。本文介绍一种新款网络接口芯片DM9000A，它可以很方便的实现与嵌入式CPU的接口，实现扩展以太网口的功能。 DM9000A DM9000A是中国台湾DAVICOM公司推出的一款高速以太网接口芯片，其基本特征是:集成10,100M物理层接口;内部带有16K字节SRAM用作接收发送的FIFO缓存;支持8,16bit两种主机工作模式;通过HP认证的AUTO,Mdix(支持直接互连自动翻转)功能;支持TCP,IP加速(IPV4check sum offload)减轻CPU负担，提高整机效能;10ns I,O读写时间。DM9000A以太网控制器遵循IEEE颁布的802.3以太网传输协议。该电路还集成了EEPROM接口，自举时通过EEPROM接口输入到芯片中，从而实现自动初始化。 硬件接口设计 DM9000A可以很方便的与目前主流的嵌入式CPU以8位或16位的总线方式连接，本文设计的系统CPU为AT91RM9200，它是一个采用ARM核的32位微处理器。二者的接口设计如图1。 系统上电时，AT91RM9200通过总线配置DM9000A内部网络控制寄存器(NCR)、中断寄存器(ISR)等，完成DM9000A的初始化。随后，DM9000A进入数据收发等待状态。当AT91RM9200向以太网发送数据时，先将数据打包成UDP或IP数据包，并通过16 bit总线发送到DM9000A的数据发送缓存中，然后将数据长度等信息填充到DM9000A的相应寄存器内，使能发送。当DM9000A接收到外部网络送来的以太网数据时，首先检测数据帧的合法性，如果帧头标志有误或存在CRC校验错误，则将该帧数据丢弃。否则将数据帧缓存到内部RAM，并通过中断标志位通知AT91RM9200，由AT91RM9200对DM9000A接收到的数据进行处理。 Linux驱动实现 Linux网络驱动体系结构 在Linux操作系统中的设备驱动，根据各类外围I,O设备的不同，分为三类，即字符设备(如键盘、LCD)驱动、块设备(如硬盘、CF卡)驱动和网络设备(如网卡)驱动。Linux网络设备驱动程序结构上由四部分组成(图2):网络协议接口，网络设备接口，设备驱动功能层及网络设备介质。 设计Linux网络驱动程序时，最主要的工作就是完成设备驱动功能层。类似于对字符设备和块设备的处理，为了屏蔽网络环境中物理网络设备的多样性，Linux利用面向对象的思想对所有的网络物理设备进行抽象，定义了一个统一的接口。对于所有网络硬件的访问都是通过接口进行的，接口向用户提供了一个对于所有类型的网络硬件一致化的操作集合。Linux DNF神剑www.dnf717.com sjl 内核提供的统一网络设备结构为net_device，此结构体位于网络驱动层的核心地位。 net_device中有很多供系访问和协议层调用的设备方法，其中包括: ?dev->open:打开设备。open方法应当注册网络设备需要的任何系统资源(I,O口，IRQ，DMA等)，打开硬件，进行设备要求的其他设置。 ?dev一>stop:停止设备。该函数应当恢复在打开时进行的操作。 ?dev->hard_start_xmit:发送报文。 ?dev->tx_timeout:发送超时调用的方法，它应当处理这个问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 并恢复报文发送。 ?dev->set_mac_address:修改网络的硬件MAC地址。 网络驱动就是要实现这些具体的设备方法。 设备初始化 网络的初始化是设备工作的第一步。当系统加载网络驱动模块的时候，就会调用初始化过程。首先利用函数request_mem_region映射DM9000A的数据、地址端口，通过dmfe_probe函数检测网络物理设备是否存在，检测DM9000A内部串行NIC的值是否正确，然后再对设备进行资源配置，构造设备的net_device数据结构。包括一些低层硬件信息:base_addr(网络接口的I,O基地址)，irq(安排的中断号)等。 打开设备和关闭设备 open方法在网络设备被激活的时被调用，具体DM9000A的硬件初始化工作放到这里来做。对于DM9000A需要完成的初始化包括:对DM9000A内部上电，软件复位，通过NCR寄存器设置网络工作模式，可以选择设置内部或者外部PHY、全双工或者半双工模式、使能唤醒事件等网络操作，对RX,TX中断使能，使能数据接收功能。调用request_irq()申请中断号登记中断处理函数，调用netif_carrier_on侦测连接状态。启动定时器，调用netif_start_queue 激活设备发送队列。 这里对DM9000A的中断设计做了一个特殊处理:通常AT91RM9200提供最多32个中断源，默认提供7个外部中断源，但对于较复杂的嵌入式系统，可能会面临中断源不够用的情况。由于AT91RM9200的PIO可以实现功能复用，因此可以把多余的10引脚配置为可用的中断源。故本系统中，设计DM9000A中断源与AT91RM9200外部I,O口PD8引脚相连。一个PIO端口的32个引脚共享一个中断ID，只需要在中断状态寄存器中区分具体哪个引脚引起中断，然后转向特定的中断处理函数执行操作，就可以实现中断处理。 close所做的工作和open相反，主要释放open获得的资源，以减少系统负担。 数据包发送 数据包的发送和接收是实现Linux网络驱动程序中两个最关键的过程，对这两个过程处理的好坏将直接影响到驱动程序的整体运行质量。 数据传输通过hard_start_xmit函数实现，首先把存放在套接字缓冲区中的数据发送到网络芯片DM9000A内部的TX FIFOSRAM中，该缓冲区是由数据结构sk-buff表示，把要传送的数据长度写入DM9000A中的传输包长度寄存器TXPLL和TXPLH中。然后使能传输。如果数据发送成功，则会触发一次中断。 实际中会出现多个数据帧传输，需要考虑做并发处理。在发送时检测传输队例暂时满载时就要通过netif-stop_queue来暂停，当发送完成触发中断处理时，调用netif_wake_queue函数来重新启动传输队例。 网络传输由于系统忙或硬件的问题发生延迟，则会调用传送超时处理函数tx_timeout，对硬件复位操作。 DNF神剑www.dnf717.com sjl 数据包接收 数据包的接收是通过中断处理，当有数据到达时，就产生中断信号，网络设备驱动功能层就调用数据包接收程序来处理数据包的接收，然后网络协议接口层调用netif_rx函数把接收到的数据包传输到网络协议的上层进行处理。 DM9000A接收缓存区中的每帧数据由4字节长的首部、有效数据和CRC校验序列构成。首部4字节依次是01H、以太网帧状态、以太网帧长度低字节和长度高字节，数据包接收程序首先检测如果第一个字节是01H，则说明有数据;如果是00H，则说明无数据，需要进行复位。然后调用函数dev_alloc_skb申请一块sk_buff结构缓冲区，从DM9000A读出数据放置到缓冲区里，根据获取的长度信息，判断是否读完一帧。如果读完，接着读下一帧，直到遇到首字节是00H的帧，说明接收数据已读完。接下来填充sk_buff中的一些信息，使之成为 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 的sk_buff结构，最后调用netif_rx()函数将接收到的数据传输到网络协议的上层。 结语 该设计成功用于某网络测试设备的主控模块上，可以通过以太网接入Internet，从而实现从Internet上监控嵌入式设备。 转载请注明来源。原文地址: DNF神剑www.dnf717.com sjl