51单片机RTL8019AS网卡驱动程序(重要有程序)

51单片机RTL8019AS网卡驱动程序 时间:2006-09-05   来源:   作者:   点击：3863   字体大小:【大 中 小】     我的SNMP网管板使用了RTL8019AS 10M ISA网卡芯片接入以太网。选它的好处是：NE2000兼容，软件移植性好；接口简单不用转换芯片如PCI-ISA桥；价格便宜2.1$/片(我的购入价为22元RMB/片)；带宽充裕(针对51)；较长一段时间内不会停产。8019有3种配置模式：跳线方式、即插即用P&P方式、串行Flash配置方式。为了节省成本，我去掉了9346而使用X5045作为闪盘存储MAC地址和其他可配置信息。P&P模式用在PC机中，这里用不上。只剩下跳线配置模式可用，它的电路设计参考REALTEK提供的DEMO板图纸。一天时间就可以完成，相对来说硬件设计比较简单。     与这部分硬件相对应的软件是网卡驱动。所谓驱动程序是指一组子程序，它们屏蔽了底层硬件处理细节，同时向上层软件提供硬件无关接口。驱动程序可以写成子程序嵌入到应用程序里(如DOS下的I/O端口操作和ISR)，也可以放在动态链接库里，用到的时候再动态调入以便节省内存。在WIN98中，为了使V86、WIN16、WIN32三种模式的应用程序共存，提出了虚拟机的概念，在CPU的配合下，系统工作在保护模式，OS接管了I/O、中断、内存访问，应用程序不能直接访问硬件。这样提高了系统可靠性和兼容性，也带来了软件编程复杂的问题。任何网卡驱动都要按VXD或WDM模式编写，对于硬件一侧要处理虚拟机操作、总线 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 (如ISA、PCI)、即插即用、电源管理；上层软件一侧要实现NDIS 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 。因此在WIN98下实现网卡驱动是一件相当复杂的事情。     我这里说的驱动程序特指实模式下的一组硬件芯片驱动子程序。从程序员的角度看，8019工作流程非常简单，驱动程序将要发送的数据包按指定 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 写入芯片并启动发送命令，8019会自动把数据包转换成物理帧格式在物理信道上传输。反之，8019收到物理信号后将其还原成数据，按指定格式存放在芯片RAM中以便主机程序取用。简言之就是8019完成数据包和电信号之间的相互转换：数据包<===>电信号。以太网协议由芯片硬件自动完成，对程序员透明。驱动程序有3种功能：芯片初始化、收包、发包。     以太网协议不止一种，我用的是802.3。它的帧结构如图1所示。物理信道上的收发操作均使用这个帧格式。其中，前导序列、帧起始位、CRC校验由硬件自动添加/删除，与上层软件无关。值得注意的是，收到的数据包格式并不是802.3帧的真子集，而是如图2所示。明显地，8019自动添加了“接收状态、下一页指针、以太网帧长度(以字节为单位)”三个数据成员(共4字节)。这些数据成员的引入方便了驱动程序的设计，体现了软硬件互相配合协同工作的设计思路。当然，发送数据包的格式是802.3帧的真子集，如图3所示。                   有了收发包的格式，如何发送和接收数据包呢？如图4所示，先将待发送的数据包存入芯片RAM，给出发送缓冲区首地址和数据包长度(写入TPSR、TBCR0,1)，启动发送命令(CR=0x3E)即可实现8019发送功能。8019会自动按以太网协议完成发送并将结果写入状态寄存器。如图5所示，接收缓冲区构成一个循环FIFO队列，PSTART、PSTOP两个寄存器限定了循环队列的开始和结束页，CURR为写入指针，受芯片控制，BNRY为读出指针，由主机程序控制。根据CURR==BNRY+1?可以判断是否收到新的数据包，新收到的数据包按图2格式存于以CURR指出的地址为首址的RAM中。当CURR==BNRY时芯片停止接收数据包。如果做过FPGA设计，用过VHDL，可以想象到硬件芯片的工作原理。此处，设计2个8bit寄存器和一个2输入比较器，当收到数据包时，接收状态机根据当前状态和比较器结果决定下一个状态，如果CURR=BNRY，进入停收状态；反之，CURR按模增1。8019数据手册没有给出硬件状态机实现方法，说明也很简略，往往要通过作实验的方法推理出工作过程。比如，ISR寄存器不只和中断有关，当接收缓冲溢出时，如果不清ISR(写入FFH)，芯片将一直停止接收。在流量较大时溢出经常发生，此时不清ISR，就会导致网卡芯片死机。            明白了发送和接收数据包的原理，那么数据包又是怎样被主机写入芯片RAM和从芯片RAM读出的呢？如图6所示，主机设置好远端DMA开始地址(RSAR0,1)和远端DMA数据字节数(RBCR0,1)，并在CR中设置读/写，就可以从远端DMA口寄存器里读出芯片RAM里的数据/把数据写入芯片RAM。     何谓本地/远端DMA呢？如图7所示，“远端”指CPU接口侧；“本地”指8019的硬件收发电路侧。没有更深的意思，与远近无关，仅仅为了区分主机和芯片硬件两个接口端。这里的DMA与平时所说的DMA有点不同。RTL8019AS的local DMA操作是由控制器本身完成的，而其remote DMA并不是在无主处理器的参与下，数据能自动移到主处理器的内存中。remote DMA指主机CPU给出起址和长度就可以读写芯片RAM，每操作一次RAM地址自动加1。而普通RAM操作每次要先发地址再处理数据，速度较慢。     在一些高档通信控制器上自带有MAC控制器，工作原理与8019的差不多，比如：Motorola 68360/MPC860T内部的CPM带有以太网处理器，通过设置BD表，使软件和硬件协同工作，它的缓冲区更大且可灵活配置。这些通信控制器的设计，体现了软硬件互相融合协同工作的趋势：软件硬化(VHDL)，硬件软化(DSP)，希望大家关注！            如图7所示，8019以太网控制器以存储器(16K双口RAM)为核心，本地和远端控制器并发操作。这种体系结构满足了数据带宽的需要。8019拥有控制、状态、数据寄存器，通过它们，51单片机可以与8019通信。由于51资源紧张，在实现TCPIP协议栈时不要进行内存块拷贝，建议(1)使用全局结构体变量，在内存中只保存一个数据包拷贝，其他没有来得及处理的包保存在8019的16K RAM里；(2)使用查询方式而不用中断；(3)客户服务器模型中服务器工作于串行方式，并发模式不适合51单片机。     芯片内部地址空间的分配如图8所示，其中0x00-0x0B(工作于8位DMA模式)用于存放本节点MAC地址，奇偶地址内容是重复放置的。如：MAC地址0000 1234 5678存放在0x00-0x0B中为000000001212343456567878，单地址和双地址的内容是重复的.一般使用偶数地址的内容，这主要是为了同时适应8位和16位的dma。Prom内容是网卡在上电复位的时候从93C46里读出来的。如果你没有使用93C46,就不要使用Prom，那么使用了93C46后如何获得网卡的地址呢？有两种方法,一是直接读93C46,二是读Prom。网卡MAC地址既不由93C46也不由Prom决定，而是由PAR0-PAR5寄存器决定。Prom只保存上电时从9346中读出的MAC地址(如果有93C46的话)，仅此而矣。              网卡MAC地址不是随便定义的，它的组成结构如图9所示。以太网的地址为48位，由ieee统一分配给网卡制造商，每个网卡的地址都必须是全球唯一的。共6个字节的长度。FF:FF:FF:FF:FF:FF为广播地址，只能用在目的地址段，不能作为源地址段。目的地址为广播地址的数据包，可以被一个局域网内的所有网卡接收到。合法的以太网地址第32位组播标志必须为0。例如： X0:XX:XX:XX:XX:XX X2:XX:XX:XX:XX:XX X4:XX:XX:XX:XX:XX X6:XX:XX:XX:XX:XX X8:XX:XX:XX:XX:XX XA:XX:XX:XX:XX:XX XC:XX:XX:XX:XX:XX XE:XX:XX:XX:XX:XX 为合法以太网地址。上面的X代表0－F中的任一个。 地址 X1:XX:XX:XX:XX:XX X3:XX:XX:XX:XX:XX X5:XX:XX:XX:XX:XX X7:XX:XX:XX:XX:XX X9:XX:XX:XX:XX:XX XB:XX:XX:XX:XX:XX XD:XX:XX:XX:XX:XX XF:XX:XX:XX:XX:XX 为组播地址，只能作为目的地址，不能作为源地址。组播地址可以被支持该组播地址的一组网卡接收到。组播地址主要用在视频广播，远程唤醒（通过发一个特殊的数据包使网卡产生一个中断信号，启动电脑），游戏（多个人在局域网里联机打游戏）里等。 以下是一些具体的组播地址： 地址范围 01:00:5E:00:00:00－--01:00:5E:7F:FF:FF 用于ip地址的组播，其他组播地址跟tcp/ip无关，不做介绍。 网卡可以接收以下3种地址的数据包： 第一种 目的地址跟自己的网卡地址是一样的数据包； 第二种 目的地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF广播地址的数据包； 第三种 目的地址为跟自己的组播地址范围相同的数据包。 在以太网的应用当中，如果你希望你的数据包只发给一个网卡，目的地址用对方的网卡地址； 如果你想把数据包发给所有的网卡，目的地址用广播地址； 如果你想把数据包发给一组网卡，目的地址用组播地址。 其他用到的寄存器： CR---命令寄存器       TSR---发送状态寄存器        ISR---中断状态寄存器 RSR---接收状态寄存器  RCR---接收配置寄存器        TCR---发送配置寄存器 DCR---数据配置寄存器  IMR---中断屏蔽寄存器        NCR---包发送期间碰撞次数 FIFO---环回 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 后，查看FIFO内容 CNTR0---帧同步错总计数器 CNTR1---CRC错总计数器 CNTR2---丢包总计数器 PAR0-5---本节点MAC地址 MAR0-7---多播地址匹配 建议：将图形中寄存器名称标注上页号和地址偏移(如：BNRY 0页0x03)，打印出此图，看图编程，直观且不容易出错。 备注：收缓冲区、发缓冲区、数据存储区在16K双口RAM里的安排由用户自行决定，只要不引起冲突即可，以下源程序代码实现的只是其中的一种分配 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 部分源程序清单： struct ethernet{     unsigned char status;          //接收状态     unsigned char nextpage;        //下一个页     unsigned int  length;          //以太网长度，以字节为单位     unsigned int  destnodeid[3];   //目的网卡地址     unsigned int  sourcenodeid[3]; //源网卡地址     unsigned int  protocal;        //下一层协议     unsigned char packet[1500];    //包的内容 }; void ne2000init()//ne2000网卡初始化 {     rtl8019as_rst();     reg00=0x21;   //选择页0的寄存器，网卡停止运行，因为还没有初始化。     delay_ms(10); //延时10毫秒,确保芯片进入停止模式 //使芯片处于mon和loopback模式,跟外部网络断开     page(0);     reg0a=0x00;     reg0b=0x00;     reg0c=0xE0; //monitor mode (no packet receive)     reg0d=0xE2; //loop back mode //使用0x40-0x4B为网卡的发送缓冲区，共12页，刚好可以存储2个最大的以太网包。 //使用0x4c－0x7f为网卡的接收缓冲区，共52页。     reg01=0x4C; //Pstart  接收缓冲区范围     reg02=0x80; //Pstop     reg03=0x4C; //BNRY     reg04=0x40; //TPSR    发送缓冲区范围     reg07=0xFF;/*清除所有中断标志位*/     reg0f=0x00;//IMR disable all interrupt     reg0e=0xC8; //DCR byte dma 8位dma方式     page(1); //选择页1的寄存器     reg07=0x4D; //CURR      reg08=0x00; //MAR0     reg09=0x41; //MAR1     reg0a=0x00; //MAR2     reg0b=0x80; //MAR3     reg0c=0x00; //MAR4     reg0d=0x00; //MAR5     reg0e=0x00; //MAR6     reg0f=0x00; //MAR7      initNIC(); //初始化MAC地址和网络相关参数 //将网卡设置成正常的模式,跟外部网络连接     page(0);     reg0c=0xCC; //RCR     reg0d=0xE0; //TCR     reg00=0x22; //这时让芯片开始工作?     reg07=0xFF; //清除所有中断标志位 } void send_packet(union netcard *txdnet,unsigned int length)//ne2000发包子程序 {//发送一个数据包的命令,长度最小为60字节,最大1514字节需要发送的数据包要先存放在txdnet缓冲区     unsigned char i;     unsigned int ii;     page(0);     if(length<60) length="60";     for(i=0;i<3;i++)         txdnet->etherframe.sourcenodeid[i]=my_ethernet_address.words[i];     txd_buffer_select=!txd_buffer_select;     if(txd_buffer_select)         reg09=0x40 ;          //txdwrite highaddress     else         reg09=0x46 ;          //txdwrite highaddress           reg08=0x00;    //read page address low     reg0b=length>>8;          //read count high     reg0a=length&0xFF;        //read count low;     reg00=0x12;    //write dma, page0        for(ii=4;iibytes.bytebuf[ii];     for(i=0;i<6;i++){                   //最多重发6次         for(ii=0;ii<1000;ii++)          //检查txp为是否为低             if((reg00&0x04)==0) break;                  if((reg04&0x01)!=0) break;      //表示发送成功                  reg00=0x3E;     }       if(txd_buffer_select) reg04=0x40;   //txd packet start;     else reg04=0x46;          //txd packet start;             reg06=length>>8;          //high byte counter     reg05=length&0xFF;        //low byte counter     reg00=0x3E;               //to sendpacket;  } bit recv_packet(union netcard *rxdnet)//ne2000收包子程序 {     unsigned char i;     unsigned int ii;     unsigned char bnry,curr;        page(0);     reg07=0xFF;     bnry="reg03";               //bnry page have read 读页指针     page(1);     curr="reg07";               //curr writepoint 8019写页指针     page(0);     if(curr==0)         return 0;             //读的过程出错      bnry="bnry"++;     if(bnry>0x7F) bnry="0x4C";     if(bnry!=curr){           //此时表示有新的数据包在缓冲区里  //读取一包的前18个字节:4字节的8019头部,6字节目的地址,6字节原地址,2字节协议  //在任何操作都最好返回page0         page(0);         reg09=bnry;           //read page address high         reg08=0x00;           //read page address low         reg0b=0x00;           //read count high         reg0a=18;             //read count low;         reg00=0x0A;           //read dma         for(i=0;i<18;i++)             rxdnet->bytes.bytebuf[i]=reg10;         i="rxdnet-">bytes.bytebuf[3];     //将长度字段的高低字节掉转         rxdnet->bytes.bytebuf[3]=rxdnet->bytes.bytebuf[2];         rxdnet->bytes.bytebuf[2]=i;             rxdnet->etherframe.length=rxdnet->etherframe.length-4; //去掉4个字节的CRC         //表示读入的数据包有效         if(((rxdnet->bytes.bytebuf[0]&0x01)==0)||(rxdnet->bytes.bytebuf[1]>0x7F)||(rxdnet->bytes.bytebuf[1]<0x4C)||(rxdnet->bytes.bytebuf[2]>0x06)){             //接收状态错误,或者next_page_start错误或者长度错误,将丢弃所有数据包             page(1);             curr="reg07";       //page1             page(0);          //切换回page0             bnry="curr-1";             if(bnry<0x4C) bnry="0x7F";             reg03=bnry;       //write to bnry                  return 0;         }         else{//表示数据包是完好的.读取剩下的数据             if((rxdnet->etherframe.protocal==0x0800)||(rxdnet->etherframe.protocal==0x0806)){             //协议为IP或ARP才接收                        reg09=bnry;   //read page address high                 reg08=4;      //read page address low                 reg0b=rxdnet->etherframe.length>>8;     //read count high                 reg0a=rxdnet->etherframe.length&0xFF;   //read count low;                 reg00=0x0A;   //read dma                 for(ii=4;iietherframe.length+4;ii++)                     rxdnet->bytes.bytebuf[ii]=reg10;             }             bnry="rxdnet-">bytes.bytebuf[1]-1;//next page start-1             if(bnry<0x4C) bnry="0x7F";             reg03=bnry;       //write to bnry                    return 1;         //have new packet         }     }     return 0; }