网卡驱动程序设计

最新推荐文章于 2025-07-07 10:25:45 发布

_参天小草_

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分类专栏：嵌入式裸机开发

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/u011012049/article/details/48032171

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本文详细介绍了DM9000芯片的硬件结构及其在网络模型中的位置，包括MAC、PHY和MII等组成部分的功能。此外，还提供了网卡驱动的编写方法，包括初始化步骤、数据包收发的具体实现。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

以DM9000芯片为例。该芯片的硬件结构为：

这里写图片描述

重要构成有MAC、PHY、MII。将这几部分抽象成相应的网络模型层，为：

这里写图片描述

其中MAC属于数据链路层，PHY属于物理层。
MAC主要负责数据帧的构建、数据差错检查、传送控制等。当网络协议栈发送IP数据包过来时，MAC对其进行封装成以太网包，然后发送到PHY。

PHY是物理接口收发器，属于物理层，当它收到MAC过来的数据时，它会去加上校验码，然后按照物理层的规则进行数据编码，再发送到传输介质上。接收时则过程相反。

MII是媒体独立接口，“媒体独立”表明MAC一定的情况下，任何类型的PHY设备都可以正常工作。

DM9000内部都多个寄存器，但它只开放index端口和数据端口，即我们不能直接通过地址访问它的寄存器，只能通过这两个端口间接地访问它的寄存器。其中index端口用于写入偏移量，数据端口用于写入数值。对DM9000进行操作，首先要进行正确的寻址，AEN指地址允许，是输入引脚片选信号。DM9000的基地址是由TXD[3:0]和SA4~SA9组成，当AEN低电平，SA9和SA8高电平，SA7~SA4低电平时，则选中DM9000。默认地址为300H。在S3C2440中，index端口地址为0x20000300，数据端口地址为0x20000304。从DM9000的引脚图可以看出，index端口和数据端口使用的都是SD0~SD15，功能区分是依靠CMD引脚的电平区分。当CMD=1时，SD0~SD15用于数据端口；当CMD=0时，SD0~SD15用于index端口。这是index端口与数据端口地址差异的来源。当地址为0x20000300时，CMD=0；当地址为0x20000304时，CMD=1.

编写网卡驱动，可移植uboot程序，即参考并修改uboot程序，主要实现的功能有：
①网卡初始化
②数据包的收发

其中网卡初始化的步骤为：
①设置片选，即设置网卡所在的bank4的相关寄存器（参考内存初始化）
②中断初始化（数据包的接收是通过中断触发）
③复位设备
④捕获DM9000
⑤MAC初始化
⑥填充MAC地址
⑦激活DM9000

数据包的发送步骤如下：
①禁止中断（可避免干扰，发送完毕再开启中断）
②写入发送数据的长度
③写入待发送的数据
④启动发送
⑤等待发送完毕
⑥清除发送状态
⑦恢复中断

数据包的接收步骤如下：
①判断是否产生中断，且清除中断状态位
②空读
③读取状态
④读取包的长度
⑤读取包的数据
⑥设置中断（使中断产生时能进入数据包接收函数，并清除中断的相关状态寄存器）

代码（需要结合ARP协议一节）为:

#include "dm9000.h"
#include "arp.h"

#define DM_ADD (*((volatile unsigned short *)0x20000300))
#define DM_DAT (*((volatile unsigned short *)0x20000304))

#define GPFCON    (*(volatile unsigned *)0x56000050)    //Port F control
#define EXTINT0   (*(volatile unsigned *)0x56000088)    //External interrupt control register 0
#define EINTMASK  (*(volatile unsigned *)0x560000a4)    //External interrupt mask
#define SRCPND     (*(volatile unsigned *)0x4a000000)   //Interrupt request status
#define INTPND     (*(volatile unsigned *)0x4a000010)   //Interrupt request status
#define INTMSK     (*(volatile unsigned *)0x4a000008)   //Interrupt mask control
#define EINTPEND  (*(volatile unsigned *)0x560000a8)    //External interrupt pending

#define BWSCON    (*(volatile unsigned *)0x48000000)    //Bus width & wait status
#define BANKCON4  (*(volatile unsigned *)0x48000014)    //BANK4 control


u8 *buffer = &arpbuf;

u8 host_mac_addr[6] = {0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff};
u8 mac_addr[6] = {9,8,7,6,5,4};
u8 ip_addr[4] = {192,168,1,30};
u8 host_ip_addr[4] = {192,168,1,100};
u16 packet_len;


void cs_init()
{
    BWSCON = BWSCON & (~(0x3<<16));
    BWSCON = BWSCON |(0x1<<16);
    BANKCON4 = (0x0<<13)|(0x0<<11)|(0x7<<8)|(0x1<<6)|(0x0<<4)|(0x0<<2)|(0x0<<0);
}

void int_init()
{
    GPFCON = GPFCON &(~(0x3<<14));
    GPFCON = GPFCON |(0x2<<14);
    EXTINT0 = EXTINT0 & (~(0x7<<28));
    EXTINT0 = EXTINT0 | (0x1<<28);
    INTMSK = INTMSK &(~(1<<4));
    EINTMASK = EINTMASK & (~(0x1<<7));
    SRCPND = (1<<4);
    INTPND = (1<<4);
}

void dm9000_reg_write(u16 reg,u16 data)
{
    DM_ADD = reg;   
    DM_DAT = data;  
}

u8 dm9000_reg_read(u16 reg)
{
    DM_ADD = reg;
    return DM_DAT;  
}

void dm9000_reset()
{
    dm9000_reg_write(DM9000_GPCR, GPCR_GPIO0_OUT);
    dm9000_reg_write(DM9000_GPR, 0);    

    dm9000_reg_write(DM9000_NCR, (NCR_LBK_INT_MAC | NCR_RST));
    dm9000_reg_write(DM9000_NCR, 0);

    dm9000_reg_write(DM9000_NCR, (NCR_LBK_INT_MAC | NCR_RST));
    dm9000_reg_write(DM9000_NCR, 0);
}

void dm9000_probe(void)
{
    u32 id_val;
    id_val = dm9000_reg_read(DM9000_VIDL);
    id_val |= dm9000_reg_read(DM9000_VIDH) << 8;
    id_val |= dm9000_reg_read(DM9000_PIDL) << 16;
    id_val |= dm9000_reg_read(DM9000_PIDH) << 24;
    if (id_val == DM9000_ID) {
        printf("dm9000 is found !\n");
        return ;
    } else {
        printf("dm9000 is not found !\n");
        return ;
    }
}

void dm9000_init()
{
    u32 i;

    /*设置片选*/
    cs_init();

    /*中断初始化*/
    int_init();

    /*复位设备*/
    dm9000_reset();

    /*捕获dm9000*/
    dm9000_probe();

    /*MAC初始化*/
    /* Program operating register, only internal phy supported */
    dm9000_reg_write(DM9000_NCR, 0x0);
    /* TX Polling clear */
    dm9000_reg_write(DM9000_TCR, 0);
    /* Less 3Kb, 200us */
    dm9000_reg_write(DM9000_BPTR, BPTR_BPHW(3) | BPTR_JPT_600US);
    /* Flow Control : High/Low Water */
    dm9000_reg_write(DM9000_FCTR, FCTR_HWOT(3) | FCTR_LWOT(8));
    /* SH FIXME: This looks strange! Flow Control */
    dm9000_reg_write(DM9000_FCR, 0x0);
    /* Special Mode */
    dm9000_reg_write(DM9000_SMCR, 0);
    /* clear TX status */
    dm9000_reg_write(DM9000_NSR, NSR_WAKEST | NSR_TX2END | NSR_TX1END);
    /* Clear interrupt status */
    dm9000_reg_write(DM9000_ISR, ISR_ROOS | ISR_ROS | ISR_PTS | ISR_PRS);

    /*填充MAC地址*/
    for (i = 0; i < 6; i++)
        dm9000_reg_write(DM9000_PAR+i, mac_addr[i]);

    /*激活DM9000*/
        dm9000_reg_write(DM9000_RCR, RCR_DIS_LONG | RCR_DIS_CRC | RCR_RXEN);
    /* Enable TX/RX interrupt mask */
    dm9000_reg_write(DM9000_IMR, IMR_PAR);
}

void dm9000_tx(u8 *data,u32 length)
{
    u32 i;

    /*禁止中断*/
    dm9000_reg_write(DM9000_IMR,0x80);

    /*写入发送数据的长度*/
    dm9000_reg_write(DM9000_TXPLL, length & 0xff);
    dm9000_reg_write(DM9000_TXPLH, (length >> 8) & 0xff);

    /*写入待发送的数据*/
    DM_ADD = DM9000_MWCMD;

    for(i=0;i<length;i+=2)
    {
        DM_DAT = data[i] | (data[i+1]<<8);
    }

    /*启动发送*/
    dm9000_reg_write(DM9000_TCR, TCR_TXREQ); 

    /*等待发送结束*/
    while(1)
    {
       u8 status;
       status = dm9000_reg_read(DM9000_TCR);
       if((status&0x01)==0x00)
           break;   
    }

    /*清除发送状态*/
    dm9000_reg_write(DM9000_NSR,0x2c);

    /*恢复中断使能*/
    dm9000_reg_write(DM9000_IMR,0x81);
}

#define PTK_MAX_LEN 1522

u32 dm9000_rx(u8 *data)
{
    u16 status,len;
    u16 tmp;
    u32 i;
    u8 ready = 0;

    /*判断是否产生中断，且清除*/
    if(dm9000_reg_read(DM9000_ISR) & 0x01)
        dm9000_reg_write(DM9000_ISR,0x01);
    else
        return 0;

    /*空读*/
    ready = dm9000_reg_read(DM9000_MRCMDX);

    if ((ready & 0x01) != 0x01)
    {
        ready = dm9000_reg_read(DM9000_MRCMDX);
        if ((ready & 0x01) != 0x01)
            return 0;
    }


    /*读取状态*/
    status = dm9000_reg_read(DM9000_MRCMD);

    /*读取包长度*/
    len = DM_DAT;

    /*读取包数据*/
    if(len<PTK_MAX_LEN)
    {
       for(i=0;i<len;i+=2)
       {
           tmp = DM_DAT;
           data[i] = tmp & 0x0ff;
           data[i+1] = (tmp>>8)&0x0ff;
       }
    }

    return len;
}

void int_issue()
{
    packet_len = dm9000_rx(buffer); 

    arp_process();

    SRCPND = (1<<4);
    INTPND = (1<<4);
    EINTPEND |= 1<<7; 
}