网卡搭建新通道

一、网卡工作基本原理
1.网络模型
1.1 OSI七层模型
OSI(Open SystemInterconnection)，开放式系统互联参考模型 。它把网络协议从逻辑上分为了7层。

通过七个层次使不同的系统网络之间实现可靠的通讯。

1.2 Linux四层模型
OSI参考模型的过于庞大、复杂招致了许多批评。与此对照，由技术人员自己开发的TCP/IP协议栈获得了更为广泛的应用。


2.网卡硬件结构

网卡的实质就是MAC通过MII接口控制PHY的过程

2.1 DM9000硬件结构

MAC属于数据链路层，PHY数据物理层

2.2 MAC
MAC主要负责数据帧的构建、数据差错检查、传送控制等。


2.3 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。接收过程则相反


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


3.DM9000工作特性
3.1 编程接口

DM9000只有两种接口：INDEX接口（偏移接口）、数据接口（内容接口）
2440平台片选为什么是0x2开头的，DM9000连接的2440是CS4，而CS4是片选4（nGCS4），对应的基地址是0x20000000
为什么是300：打开DM9000芯片手册，300H是芯片的基地址。
为什么是4：DM9000传输数据是用SD0~SD15,cmd位来决定使用INDEX端口或者数据端口。

二、DM9000驱动程序设计

/*
 * dm9000.c
 *
 * Created on: 2016-11-25
 * Author: root
 */
#include "dm9000.h"

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

#define BWSCON (*(volatile unsigned long*) 0x48000000)
#define BANKCON4 (*(volatile unsigned long*) 0x48000014)
#define GPFCON (*(volatile unsigned long*) 0x56000050)
#define EXTINT0 (*(volatile unsigned long*) 0x56000088)
#define INTMSK (*(volatile unsigned long*) 0X4A000008)
#define EINTMASK (*(volatile unsigned long*) 0x560000A4)
#define SRCPND (*(volatile unsigned long*) 0X4A000000)
#define INTPND (*(volatile unsigned long*) 0X4A000010)
#define EINTPEND (*(volatile unsigned long*) 0x560000A8)

typedef unsigned char u8;
typedef unsigned short u16;
typedef unsigned int u32;

u8 mac_addr[6] = {9,8,7,6,5,4};
u8 buffer[1000];

void cs_init()
{
    //设置bank4为16位长度
    BWSCON = BWSCON & (~(0x3<<16));
    BWSCON = BWSCON | (0x01<<16);
    //设置时钟
    BANKCON4 = (0x0<<13)|(0x0<<11)|(0x7<<8)|(0x1<<6)|(0x0<<4)|(0x0<<2)|(0x0<<0);
}

void int_init()
{
    //配置GPF7为EINT7
    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);
}

//dm9000寄存器读取函数
void dm9000_reg_write(u16 reg, u16 data)
{
    DM_ADD = reg;
    DM_DATA = data;
}

//dm9000寄存器写入函数
u8 dm9000_reg_read(u16 reg)
{
    DM_ADD = reg;
    return DM_DATA;
}

void dm9000_reset()
{
    //设置成输出
    dm9000_reg_write(DM9000_GPCR, GPCR_GPIO0_OUT);
    //写0清零POWER_DOWN信号，使PHY使活动的
    dm9000_reg_write(DM9000_GPR, 0);
    //软件重启，MAC Internal loopback模式，重启
    dm9000_reg_write(DM9000_NCR, (NCR_LBK_INT_MAC | NCR_RST));
    //重新复位（第二次）
    dm9000_reg_write(DM9000_NCR, 0);
    dm9000_reg_write(DM9000_NCR, (NCR_LBK_INT_MAC | NCR_RST));
}

void dm9000_probe(void)
{
    u32 id_val;
    //读取供应商的值，并比较
    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 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*/
    /* fill device MAC address registers */
    for (i = 0; i < 6; i++)
        dm9000_reg_write(DM9000_PAR + i, mac_addr[i]);
    /*多播地址
    for (i = 0, oft = 0x16; i < 8; i++, oft++)
        dm9000_reg_write(oft, 0xff);
    */

    /*激活dm9000*/
    /* Activate DM9000 */
    /* RX enable */
    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_DATA = 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)
{
    u8 status,len;
    u16 tmp;
    u32 i;
    /*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*/
    dm9000_reg_read(DM9000_MRCMDX);
    /*读取状态，读取包长度*/
    status = dm9000_reg_read(DM9000_MRCMD);
    len = DM_DATA;
    /*读取包的数据*/
    if(len<PTK_MAX_LEN)
    {
        for(i=0;i<len;i+=2)
        {
            tmp = DM_DATA;
            data[i] = tmp & 0x0ff;
            data[i+1] = tmp>>8 & 0x0ff;
        }
    }
}

void int_issue()
{
    u32 i;
    i = dm9000_rx(buffer);

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

三、ARP协议实现
1.ARP协议介绍
1.1 以太网通讯
在计算机网络中，数据发送的过程，就是一个把数据按照各层协议层层封装的过程。在这个过程中，最终要使用的协议通常是以太网协议（数据链路层协议）。


1.2 以太网包格式

目的MAC地址：接收者的物理地址

源MAC地址：发送者的物理地址

类型：标明高层的数据使用的协议类型

数据：高层的数据

CRC：校验码

1.3 ARP功能
在以太网络中，每台计算机的唯一身份标示是MAC地址（物理层的地址），两台计算机要进行通讯，也必须知道对方的MAC地址，但是用户通常只知道对方的IP地址，这个时候，就可以利用ARP（地址解析协议）来向局域网中的所有计算机发送ARP请求包，收到请求包且满足条件的计算机将回复ARP应答包，告知其MAC地址。所以ARP协议是一种利用IP地址或者MAC地址的协议。

1.4 ARP格式

ARP包分为请求包和应答包，通过OP字段来区别。（网络层）
发送包(A->B)：
以太网的头部：以太网目的地址、以太网源地址、帧类型。
硬件地址长度：就是MAC地址长度
发送端以太网地址、发送端IP地址：如果A发送给B，这里填写的应该是A的地址
目的以太网地址：应该填写的是全FFFFF，找的使所有的连接设备。
目的IP地址：应该是B的IP地址
应答包(B->A)：
发送端以太网地址、发送端IP地址：此时应该是B的地址
目的以太网地址：A的目的以太网地址（从发送包中获得）
目的IP地址：应该是A的IP地址

1.5 编写实现ARP
开发板做一台主机，PC做一台主机。
①开发板发送ARP请求包（pc），PC会往开发板回应答包。
②开发板提取PC中的MAC地址打印出来。