嵌入式系统的以太网接口设计及linux驱动

1以太网概述

以太网(Ethernet)是当今局域网采用的最通用的通信协议标准.在以太网中,所有计算机被连接在一条电缆上,采用带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA／CD)方法,采用竞争机制和总线拓扑结构.基本上,以太网由共享传输媒体,如双绞线电缆或同轴电缆、多端口集线器、网桥或交换机构成.

按照OSI(OpenSystemInterconnectionReferenceModel,开放式系统互联参考模型)7层参考模型,以太网定义的是物理层(PHY)和数据链路层(对应以太网的MAC层)的标准.

2嵌入式处理器上扩展以太网接口

以太网接口控制器主要包括MAC乘PHY两部分,如图1所示为嵌入式处理器集成MAC层控制器.

MAC层控制器和PHY的连接是通过MII、RMII等接口实现的.在IEEE802的标准系列中,数据链路层包括LLC和MAC两个子层.其中MAC负责完成数据帧的封装、解封、发送和接受功能.PHY层的结构随着传输速率的不同而有一定的差异.对于1OBaseT等网络,从以太网PHY芯片输出的就是传输所需的差分信号.但是还需要一个网络隔离变压器组成图2的结构.网络隔离变压器可起到抑制共模干扰、隔离线路以及阻抗匹配等作用.

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,减轻CPU负担,提高整机效能；10nsI／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.

◆总线宽度读／写等待周期、时序匹配问题

◆CS8900A芯片复位后,在总线上的默认地址如何配置与保存

◆默认的中断号及中断触发模式问题(上升沿,还是下降沿；低电平,还是高电平触发)

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16bit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,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. 拥有帝国一切，皆有可能。欢迎访问phome.net

3Linux网络驱动程序

3．1Linux网络驱动程序体系结构

Linux的网络系统主要是基于BSDUNIX的套接字(socket)机制.在系统和驱动程序之间定义有专门的数据结构(sk_buff)进行数据传输.系统支持对发送数据缓存,提供流量控制机制,提供对多协议的支持.Linux网络驱动程序的体系结构可划分为图2所示的4个层次．Linux内核中提供了网络设备接口及以上层次的代码,移植(或编写)特定网络硬件的驱动程序最主要的工作就是完成设备驱动功能层,主要是包括数据的接收,发送等控制.

Linux中所有的网络设备都抽象为一个接口,有结构体structnet_device来表示网络设备在内核中的运行情况,即网络设备接口,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.网络驱动就是要实现这些具体的设备方法.

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