分类： 嵌入式
2010-10-26 22:01:06
单片机驱动DM9000网卡芯片（详细调试过程）【下】
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，0表示ARP请求，1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。
2、ARP的处理程序
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 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( 0 );
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 0 : //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
。
{
ARPBUF->opcode = HON( 2 );//设置为ARP应答
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 1 : //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。
