ENC28J60学习笔记——AVRNET项目

1前言
嵌入式以太网开发，可以分为两个部分，一个是以太网收发芯片的使用，一个是嵌入式以太网协议栈的实现。以太网收发芯片的使用要比串口收发芯片的使用复杂的多，市面上流通比较广泛的以太网收发芯片种类还不少，有SPI接口的ENC28J60，也有并口形式的RTL8019S，CS8900A等。嵌入式以太网协议栈有著名的uIP协议栈，Lwip协议栈，还有其他嵌入式高手开发的协议栈。无论是硬件还是软件，都无法分出高下，适合项目需求的才是最好的。
1.1 写作理由
        在前言的最后，再说明一下我写作的理由。以前从淘宝上购买过ENC28J60，店家信誓旦旦地说能提供51 AVR LPC STM32等多个平台的代码，可以实现一个网页控制LED。头脑一热买了回来，买回来才发现，店家提供的资料零零散散，非常难懂，虽然不贵仅仅需要40多元，现在只需要20多元。但是总感觉有欺骗的嫌疑，这也可以映射出中国人做技术买卖的原则，产品多是实物而非服务。几经周转，发现原来这些ENC28J60的代码都出自一个地方——AVRNET，源自老外的一个开源项目。把最原始的代码拿来细细品味，以太网协议就不那么神秘了。在这里说一下ENC28J60的使用，熟悉了ENC28J60的驱动可以分几步走。第一步，通过ENC28J60移植uIP或者lwIP协议栈，实现TCP或是UDP通信，第二，顺着AVRNET项目走，实现一个简单的web服务器，运行静态或者动态网页。嵌入式以太网和计算机以太网开发不同，对于TCP通信而言没有windwos socke用，对于网页编程而言也没有ISS或PHP，所示实现起来会比较麻烦，但是也非常有乐趣。
1.2 平台说明
硬件平台 Atmega32 + proteus 7.10+WinPcap
编译平台 AVR Studio 6
        关于硬件平台，由于AVRNET项目采用ATmega32，分析的时候也采用Atmega32。就ENC28J60而言，对于其他的平台，例如STM32或是MSP而言只需要修改SPI操作即可。由于没有硬件平台，所以使用proteus仿真，注意仿真以太网是proteus需要安装WinPcap。
        关于编译平台，AVRNET项目使用的是AVR Stdui 4.XX。这个版本稍显老旧，我就进行了相关修改，在AVR Studio 6中重新编译，并修正了几个错误。当然其他的编译平台也适用。
        总结一句，平台选用原则——“求同存异”。
1.3 资料准备
        以太网开发是非常复杂的工作，在开始之前最好先大致浏览一些ENC28J60的使用手册，MICROCHIP可以下载，中文版本阅读非常方便。除此之外，需要认真阅读TCP IP相关知识，推荐一本图书《嵌入式Internet TCP/IP基础、实现和应用》。
        嵌入式开发总是一个反复借鉴的过程。该部分代码参考了AVRNET项目和奋斗开发板的相关范例。AVRNET项目网址链接http://www.avrportal.com/?page=avrnet。
2 寄存器和寄存器操作

       ENC28J60的寄存器很多，操作这些寄存器需要一个良好的代码组织工作。在AVRNET项目中，把ENC28J60的驱动分解成ENC28J60.h文件和ENC28J60.c文件。H文件中主要描述ENC28J60寄存器的基本定义，而C文件主要实现了这些寄存器的操作。

2.1 寄存器定义

首先分析一下ENC28J60头文件。阅读数据手册之后，会发现ENC28J60寄存器数量较多，通过分析和整理，操作ENC28J60的寄存器需要注意以下3点。

(1)   共有三种不同形式的寄存器——控制寄存器，以太网寄存器 和PHY寄存器，不同的寄存器以不同的字母开头，以E、 MA和MI加以区分。操作这三种不同的寄存器需要不同的组合命令。

(2)   寄存器被分布在4个不同的bank中，也就是说存在地址相同的寄存器，但是这些寄存器却位于不同的分区中，在操作寄存器之前必须选中正确的bank。

(3)  虽然存在4个bank，但是有5个寄存器在4个bank的位置相同，它们是EIE、 EIR、ESTAT、ECON1、ECON2。不言而喻，这5个寄存器将会非常重要。

AVRNET项目中，寄存器被定义成8位长度，而这8位长度包含了三个部分，地址bit7(最高位)用以区分PHY和MAC寄存器；地址bit6和bit5用以区分BANK，2位空间正好区分4个BANK；地址的最后5位才是寄存器的地址。通过这种方式就可以区分所有的寄存器了。列举了几行代码。由于头文件很长，所以不全部列出。

// bank0 寄存器

#define ERDPTL            (0x00|0x00)

#define ERDPTH            (0x01|0x00)

#define EWRPTL            (0x02|0x00)

// bank1 寄存器

#define EHT0              (0x00|0x20)

#define EHT1              (0x01|0x20)

#define EHT2              (0x02|0x20)

// bank2 寄存器

#define MACON1           (0x00|0x40|0x80)

#define MACON2           (0x01|0x40|0x80)

#define MACON3           (0x02|0x40|0x80)

//bank3 寄存器

#define MAADR1           (0x00|0x60|0x80)

#define MAADR0           (0x01|0x60|0x80)

#define MAADR3           (0x02|0x60|0x80)

       例如ERDPTH为位于BANK0的以太网寄存器，第一个数字0x01代表BANK0中的地址，该地址为0x01，第二个数字0x00代表BANK编号，该编号为0，意味第0个BANK；EHT1为位于BANK1中的控制寄存器，第二个0x20代表BANK地址为1，请注意由于BANK编号被保存在bit6和bit5，所以此处为0x20，绝不是0x10；MACON2为位于bank2的以太网寄存器，第一个数字0x01代表在该BANK中的寄存器地址，第二个数字0x40代表BANK编号，而第三个数字0x80代表该寄存器为以太网寄存器或是PHY寄存器，这些寄存器的操作和控制寄存器有区别。

       为了方便寄存器操作，h文件中还定义了寄存器地址操作的掩码，简单而言就是需要查看哪些位，不需要查看哪些位。

/* 寄存器地址掩码 */

#defineADDR_MASK        0x1F

/* 存储区域掩码 */

#defineBANK_MASK        0x60

/* MAC和MII寄存器掩码*/

#defineSPRD_MASK        0x80

       另外还有比较特殊的5个控制寄存器，EIE，EIR，ESTAT，ECON2和ECON1

/* 关键寄存器 */

#defineEIE                     0x1B

#defineEIR                     0x1C

#defineESTAT                   0x1D

#defineECON2                  0x1E

#defineECON1                  0x1F

2.2 寄存器操作命令

       寄存器操作命令也可称为寄存器操作码。为了实现寄存器的操作，ENC28J60定义了6+1个寄存器操作命令(操作码)。操作相关寄存器至少有读寄存器命令，写寄存器命令；发送或接收以太网数据则必有写缓冲区命令或读缓冲区命令；为了加快操作，对于某些控制寄存器而言还可以有置位或者清零某位的命令；最后加上一个软件复位命令，锦上添花。

1. /* 读控制寄存器 */
   

2. #define ENC28J60_READ_CTRL_REG          0x00
   

3. /* 读缓冲区 */
   

4. #define ENC28J60_READ_BUF_MEM          0x3A
   

5. /* 写控制寄存器 */
   

6. #define ENC28J60_WRITE_CTRL_REG          0x40
   

7. /* 写缓冲区 */
   

8. #define ENC28J60_WRITE_BUF_MEM          0x7A
   

9. /* 位域置位 */
   

10. #define ENC28J60_BIT_FIELD_SET              0x80
    

11. /* 位域清零 */
    

12. #define ENC28J60_BIT_FIELD_CLR                     0xA0
    

13. /* 系统复位 */
    

14. #define ENC28J60_SOFT_RESET                        0xFF

复制代码

2.3 接收和发送缓冲区分配

       以太网数据的接收和发送离不开驱动芯片内部的RAM，也可称之为硬件缓冲区。ENC28J60包括8K 的硬件缓冲区，该硬件缓冲区一部分被接收缓冲区使用，另一部分为发送缓冲区使用。操作ENC28J60的最终目的为操作该硬件缓冲区。执行以太网发送命令时，向发送缓冲区中填充数据，并触发相关寄存器发送以太网数据；执行以太网接收命令时，通过查询相关寄存器或者外部中断的方式获得以太网数据输入事件，接着从接收缓冲区中读取相关数据。

(1)   把缓冲区划分为两个部分。把8K的硬件缓冲区划分为两个部分至少需要四个参数，接收缓冲区需要一个起始地址和一个结束地址加以描述，发送缓冲区也需要一个起始地址和一个结束地址加以描述。最理想的方式，两个缓冲区完全占据了8K的硬件缓冲区，完美地利用这一空间。由于ENC28J60的寄存器长度为8位，而硬件缓冲区的大小为8K，所以前面提到的4个地址需要8个寄存器才可以完全描述，需要把单个地址分为高8位和低8位。在AVRNET项目中，接收缓冲区较大，而发送缓冲区较小。在以太网协议中，最大的报文长度为1518字节，而最小报文长度为60字节。发送缓冲区等于或略大于1518字节，剩余的部分全部分配给接收缓冲区。接收缓冲区较大也是考虑到AVR的处理能力有限，若某个时间点收到多个以太网报文，可以先把报文闲置与硬件缓冲区中，待空闲时再从缓冲区中取出。

/* 接收缓冲区起始地址 */

#define RXSTART_INIT                0x00

/* 接收缓冲区停止地址 */

#define RXSTOP_INIT                 (0x1FFF - 0x0600 - 1)

/* 发送缓冲区起始地址 发送缓冲区大小约1500字节*/

#define TXSTART_INIT                (0x1FFF - 0x0600)

/* 发送缓冲区停止地址 */

#define TXSTOP_INIT                 0x1FFF

图硬件缓冲区结构

(2)   对于发送缓冲区而言，需要指定发送缓冲区写指针，使用写缓冲区命令操作该部分缓冲区，写指针的地址会不断增长，若遇到结束地址会重新返回起始地址。对于接收缓冲区而言就稍微复杂一点，每次读取之前必须明确该次操作时的读指针位置，根据前文的代码，缓冲区读指针的起始地址为0，在第一次读操作发生之后需要立即设置下次读操作的读指针地址。ENC28J60读缓冲区时，读取的数据并不全是以太网的数据，在以太网数据之前还有下一个数据包的地址指针占两个字节，接收状态向量占4个字节，接着才是以太网数据包，该数据包包括目标MAC地址，源MAC地址，数据包类型等等；最后为CRC校验和。在接收状态向量的起始2个字节为该以太网数据包的长度，该参数也是非常有用的参数。

图接收数据包结构

对于发送缓冲区而言，需要指定发送缓冲区写指针，使用写缓冲区命令操作该部分缓冲区，写指针的地址会不断增长，若遇到结束地址会重新返回起始地址。对于接收缓冲区而言就稍微复杂一点，每次读取之前必须明确该次操作时的读指针位置，根据前文的代码，缓冲区读指针的起始地址为0，在第一次读操作发生之后需要立即设置下次读操作的读指针地址。ENC28J60读缓冲区时，读取的数据并不全是以太网的数据，在以太网数据之前还有下一个数据包的地址指针占两个字节，接收状态向量占4个字节，接着才是以太网数据包，该数据包包括目标MAC地址，源MAC地址，数据包类型等等；最后为CRC校验和。在接收状态向量的起始2个字节为该以太网数据包的长度，该参数也是非常有用的参数。
3 寄存器操作实现

      ENC28j60的寄存器操作分为2+2+2部分，分别为写寄存器和读寄存器部分，读缓冲区和写缓冲区部分，写PHY寄存器和读PHY寄存器部分。

3.1 读写寄存器

       读或写寄存器的函数如下

1. unsigned char enc28j60Read(unsigned char address)
   

2. {
   

3.        /* 设定寄存器地址区域 */
   

4.        enc28j60SetBank(address);
   

5.        /* 读取寄存器值 发送读寄存器命令和地址 */
   

6.        return enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_CTRL_REG, address);
   

7. }
   

8. void enc28j60Write(unsigned char address, unsigned char data)
   

9. {
   

10.        /* 设定寄存器地址区域 */
    

11.        enc28j60SetBank(address);
    

12.        /* 写寄存器值 发送写寄存器命令和地址 */
    

13.        enc28j60WriteOp(ENC28J60_WRITE_CTRL_REG, address, data);
    

14. }

       读写寄存器的分为两步，第一步为选定寄存器的BANK编号，第二步为使用写命令或读命令，操作指定地址的寄存器。在ENC28J60中，由ECON1中的某两位保存BANK编号，ECON1是比较特殊的控制寄存器，在4个BANK中具有该寄存器且该寄存器的地址相同。Enc28j60Bank为全局变量，用于保存当前的BANK编号，如果两次操作控制寄存器在同一个BANK时，该变量保持不变，若两次操作的控制寄存器位于不同的BANK，那么BANK的值会变为新的BANK编号。

1. void enc28j60SetBank(unsigned char address)
   

2. {
   

3.        /* 计算本次寄存器地址在存取区域的位置 */
   

4.        if((address & BANK_MASK) != Enc28j60Bank)
   

5.        {
   

6.     /* 清除ECON1的BSEL1 BSEL0 详见数据手册15页 */
   

7.     enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_CLR, ECON1, (ECON1_BSEL1|ECON1_BSEL0));
   

8.     /* 请注意寄存器地址的宏定义，bit6 bit5代码寄存器存储区域位置 */
   

9.     enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON1, (address & BANK_MASK)>>5);
   

10.     /* 重新确定当前寄存器存储区域 */
    

11.     Enc28j60Bank = (address & BANK_MASK);
    

12.        }
    

13. }

1. unsigned char enc28j60ReadOp(unsigned char op, unsigned char address)
   

2. {
   

3.        unsigned char dat = 0;
   

4.       
   

5.        /* CS拉低 使能ENC28J60 */
   

6.        ENC28J60_CSL();
   

7.        /* 操作码和地址 */
   

8.        dat = op | (address & ADDR_MASK);
   

9.   /* 通过SPI写数据*/
   

10.        spi_sendbyte(dat);
    

11.   /* 通过SPI读出数据 */
    

12.        dat = spi_sendbyte(0xFF);
    

13.       
    

14.   /* 如果是MAC和MII寄存器，第一个读取的字节无效，该信息包含在地址的最高位 */
    

15.        if(address & 0x80)
    

16.        {
    

17.               /* 再次通过SPI读取数据 */
    

18.     dat = spi_sendbyte(0xFF);
    

19.        }
    

20.       
    

21.   /* CS拉高 禁止ENC28J60 */
    

22.        ENC28J60_CSH();
    

23. 
    

24.   /* 返回数据 */
    

25.        return dat;
    

26. }

读控制寄存器实际上就是严格遵守数据手册的操作要求，一次编写程序。在这里由于读MAC和MII寄存器时，第一个接收到的字节为无效字节，第二个字节才为有效字节。程序通过寄存器地址的最高位来判断是否为MAC或MII寄存器。写寄存器函数较为简单，第一次字节包括操作码和寄存器地址，第二个字节则为数据。在这两个函数中参数op为ENC28J60的指令，或称之为操作码，该指令占据了SPI第一个字节的前3位，参数address为寄存器地址，参数data为寄存器的具体值。

这两个函数和硬件发生某些关系，ENC28J60_CSL()和ENC28J60_CSH()为操作CS端口的操作宏，而spi_sendbyte()可通过SPI发送一个字节。修改这些函数即可在其他平台上使用ENC28J60。不过请特别注意，在使用其他开发板时由于SPI总线上可能挂载多个设备，单独使用ENC28J60时需要把其他设备的CS端口拉高，或安装一个上拉电阻。

1. unsigned char enc28j60ReadOp(unsigned char op, unsigned char address)
   

2. {
   

3.        unsigned char dat = 0;
   

4.       
   

5.        /* CS拉低 使能ENC28J60 */
   

6.        ENC28J60_CSL();
   

7.        /* 操作码和地址 */
   

8.        dat = op | (address & ADDR_MASK);
   

9.   /* 通过SPI写数据*/
   

10.        spi_sendbyte(dat);
    

11.   /* 通过SPI读出数据 */
    

12.        dat = spi_sendbyte(0xFF);
    

13.       
    

14.   /* 如果是MAC和MII寄存器，第一个读取的字节无效，该信息包含在地址的最高位 */
    

15.        if(address & 0x80)
    

16.        {
    

17.               /* 再次通过SPI读取数据 */
    

18.     dat = spi_sendbyte(0xFF);
    

19.        }
    

20.       
    

21.   /* CS拉高 禁止ENC28J60 */
    

22.        ENC28J60_CSH();
    

23. 
    

24.   /* 返回数据 */
    

25.        return dat;
    

26. }
    

27. void enc28j60WriteOp(unsigned char op, unsigned char address, unsigned char data)
    

28. {
    

29.        unsigned char dat = 0;
    

30.   /* 使能ENC28J60 */                                                   
    

31.        ENC28J60_CSL();        
    

32.   /* 通过SPI发送 操作码和寄存器地址 */                         
    

33.        dat = op | (address & ADDR_MASK);
    

34.   /* 通过SPI1发送数据 */
    

35.        spi_sendbyte(dat);
    

36.   /* 准备寄存器数值 */                             
    

37.        dat = data;
    

38.   /* 通过SPI发送数据 */
    

39.        spi_sendbyte(dat);
    

40.   /* 禁止ENC28J60 */                      
    

41.        ENC28J60_CSH();   
    

42. }

3.2 读写缓冲区

       读写缓冲区的操作也是易于理解的。需要说明的是，两个函数具有相同的输入参数，参数len代表被操作数据的长度，pdata为被操作数据的指针。和寄存器读写函数相似，发送或接收数据之前需要发送特定的操作码。

1. void enc28j60ReadBuffer(unsigned int len, unsigned char* pdata)
   

2. {
   

3.   /* 使能ENC28J60 */
   

4.   ENC28J60_CSL();
   

5.        /* 通过SPI发送读取缓冲区命令*/
   

6.        spi_sendbyte(ENC28J60_READ_BUF_MEM);
   

7.   /* 循环读取 */
   

8.        while(len)
   

9.        {
   

10.     len--;
    

11.     /* 读取数据 */
    

12.     *pdata = (unsigned char)spi_sendbyte(0);
    

13.     /* 地址指针累加 */
    

14.     pdata++;
    

15.        }
    

16.   /* 增加字符串结尾 便于操作 */
    

17.        *pdata='\0';
    

18.   /* 禁止ENC28J60 */
    

19.        ENC28J60_CSH();
    

20. }
    

21. void enc28j60WriteBuffer(unsigned int len, unsigned char* pdata)
    

22. {
    

23.   /* 使能ENC28J60 */
    

24.   ENC28J60_CSL();
    

25.        /* 通过SPI发送写取缓冲区命令*/
    

26.        spi_sendbyte(ENC28J60_WRITE_BUF_MEM);
    

27.       
    

28.   /* 循环发送 */
    

29.        while(len)
    

30.        {
    

31.               len--;
    

32.     /* 发送数据 */
    

33.               spi_sendbyte(*pdata);
    

34.     /* 地址指针累加 */
    

35.               pdata++;
    

36.        }
    

37. 
    

38.   /* 禁止ENC28J60 */
    

39.        ENC28J60_CSH();
    

40. }

3.3 读写PHY寄存器

       PHY寄存器和由ENC28J60控制的LED指示灯有关，控制这些寄存器可以控制这两个LED的驱动方式，和发生相应事件时LED的显示方式。一般情况下，一个LED指示灯常亮，显示接收和发送活动，另一个LED指示灯显示接收活动，有数据输入时产生一个点亮脉冲。PHY是比较特殊的寄存器，先要想一个控制寄存器写入PHY寄存器的地址，再向两个控制寄存器依次写入PHY寄存器的具体数据的高8位和低8位，最后等待PHY寄存器操作完成。

1. void enc28j60PhyWrite(unsigned char address, unsigned int data)
   

2. {
   

3.        /* 向MIREGADR写入地址 详见数据手册19页*/
   

4.        enc28j60Write(MIREGADR, address);
   

5.        /* 写入低8位数据 */
   

6.        enc28j60Write(MIWRL, data);
   

7.   /* 写入高8位数据 */
   

8.        enc28j60Write(MIWRH, data>>8);
   

9.        /* 等待PHY寄存器写入完成 */
   

10.        while(enc28j60Read(MISTAT) & MISTAT_BUSY);
    

11. }

4 ENC28J60写操作

       ENC28J60的寄存器操作时ENC28J60初始化，发送以太网数据和接收以太网数据的基础。通过ENC28J60进行以太网发送数据操作，本质上为操作硬件缓冲区的发送缓冲区部分。每次发送时总是从发送缓冲区的起始地址开始填充数据，数据填充的结束地址和数据的输入长度有关。操作完发送缓冲区的大小之后可向发送缓冲区填充数据，即调用ENC28J60_WRITE_BUF_MEM操作码，接着置位ECON1中的ECON1_TXRTS位启动发送，并使用等待法不断查询是否发送完毕。基本的思路还是和SPI或UART发送数据相似，即填充数据，启动发送，查询发送完成。写操作的输入参数为数据包的长度len和数据包指针packet，该参数正好和uIP的网络层操作函数相对应。若是LwIP协议，输入参数将会是pBuf这种自定义数据结构，需要经过适当的修改才应用于lwIP协议栈。

1. void enc28j60PacketSend(unsigned int len, unsigned char* packet)
   

2. {
   

3.        /* 查询发送逻辑复位位 */
   

4.        while((enc28j60Read(ECON1) & ECON1_TXRTS)!= 0);
   

5. 
   

6.   /* 设置发送缓冲区起始地址 */   
   

7.        enc28j60Write(EWRPTL, TXSTART_INIT & 0xFF);
   

8.        enc28j60Write(EWRPTH, TXSTART_INIT >> 8);
   

9. 
   

10.        /* 设置发送缓冲区结束地址 该值对应发送数据包长度 */  
    

11.        enc28j60Write(ETXNDL, (TXSTART_INIT + len) & 0xFF);
    

12.        enc28j60Write(ETXNDH, (TXSTART_INIT + len) >>8);
    

13. 
    

14.        /* 发送之前发送控制包格式字 */
    

15.        enc28j60WriteOp(ENC28J60_WRITE_BUF_MEM, 0, 0x00);
    

16. 
    

17.        /* 通过ENC28J60发送数据包 */
    

18.        enc28j60WriteBuffer(len, packet);
    

19. 
    

20.        /* 开始发送 */
    

21.        enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON1, ECON1_TXRTS);
    

22. 
    

23.   /* 复位发送逻辑的问题 */
    

24.        if( (enc28j60Read(EIR) & EIR_TXERIF) )
    

25.        {
    

26.               enc28j60SetBank(ECON1);
    

27.     enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_CLR, ECON1, ECON1_TXRTS);
    

28.   }
    

29. }

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5 ENC28J60读操作

       读操作要略比写操作复杂。写操作时每次总是从硬件发送缓冲区的起始地址开始操作，而读操作时需要不断修改接收缓冲区的读指针地址，该参数需要通过NextPacketPtr完成，该变量为长度为16的全局变量。读操作时，先通过寄存器查看是否存在以太网数据包，读EPKTCNT寄存器便可返回以太网数据包的个数；若存在以太网数据包则设定读指针的地址，执行读缓冲区操作，ENC28J60的以太网数据包中前两个字节为下一个以太网数据包的起始地址，立即保存该参数至NextPacketPtr全局变量中；以太网数据包中的后两个字节为该数据包的长度，该长度只从目标MAC地址开始的数据包的长度，进行处理时还应该舍弃最后的4字节CRC校验结果；最重要的事情便是通过读缓冲区操作码把len长度的以太网数据读出，读出的目标应为软件缓冲区，例如定义在程序中的rxtx_buf。最后根据NextPacketPtr移动读指针以便下次操作，并通过操作ECON2的ECON2_PKTDEC位递减了以太网数据包。

1. unsigned int enc28j60PacketReceive(unsigned int maxlen, unsigned char* packet)
   

2. {
   

3.        unsigned int rxstat;
   

4.        unsigned int len;
   

5. 
   

6.        /* 是否收到以太网数据包 */
   

7.        if( enc28j60Read(EPKTCNT) == 0 )
   

8.        {
   

9.               return(0);
   

10.     }
    

11. 
    

12.        /* 设置接收缓冲器读指针 */
    

13.        enc28j60Write(ERDPTL, (NextPacketPtr));
    

14.        enc28j60Write(ERDPTH, (NextPacketPtr)>>8);
    

15. 
    

16.   /* 接收数据包结构示例 数据手册43页 */
    

17. 
    

18.        /* 读下一个包的指针 */
    

19.        NextPacketPtr  = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);
    

20.        NextPacketPtr |= enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0)<<8;
    

21. 
    

22.        /* 读包的长度 */
    

23.        len  = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);
    

24.        len |= enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0)<<8;
    

25. 
    

26.    /* 去除CRC校验部分 */
    

27.    len-= 4;
    

28.                   
    

29.        /* 读取接收状态 */
    

30.        rxstat  = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);
    

31.        rxstat |= enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0) << 8;
    

32. 
    

33.        /* 限制检索的长度  */ 
    

34.   if (len > maxlen-1)
    

35.        {
    

36.     len = maxlen-1;
    

37.   }
    

38.   /* 检查CRC和符号错误 */
    

39.   /* ERXFCON.CRCEN是默认设置。通常我们不需要检查 */
    

40.   if ((rxstat & 0x80)==0)
    

41.        {
    

42.           //无效的
    

43.           len = 0;
    

44.        }
    

45.        else
    

46.        {
    

47.     /* 从接收缓冲器中复制数据包 */
    

48.     enc28j60ReadBuffer(len, packet);
    

49.   }
    

50. 
    

51.   /* 移动接收缓冲区 读指针*/
    

52.        enc28j60Write(ERXRDPTL, (NextPacketPtr));
    

53.        enc28j60Write(ERXRDPTH, (NextPacketPtr)>>8);
    

54. 
    

55.        /* 数据包递减 */
    

56.        enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON2, ECON2_PKTDEC);
    

57. 
    

58.   /* 返回长度 */
    

59.        return(len);
    

60. }

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6 ENC28J60初始化操作

       ENC28J60的操作比较琐碎。第一，进行CS端口的相关配置，即把该端口设置为输出状态，该部分代码可以出现在任何硬件初始化代码中，例如可以把所有的IO操作放入gpio_config中；第二，进行软件复位，并通过查询ESTAT的ESTAT_CLKRDY标志位确定是否复位完成；第二，初始化NextPacketPtr变量，该变量的初值为发送缓冲区的起始地址；第三，配置发送和接收缓冲区的区间；第四，若干参数配置，请看代码注释部分，ENC28J60具有自动填充0 的功能，即发送报文长度低于以太网最小报文长度时可以填充0至最小长度；第五，写入MAC地址，由于ENC28J60内部没有全球唯一的MAC地址，所以该地址需要软件填写。但是这种软件填写方式存在缺陷，实际应用中可以含有全球唯一的MAC地址的EEPROM，从EERPOM读取MAC地址并用该地址初始化ENC28J60；第六，初始化中断，并使能接收，ENC28J60含有多个中断，最重要的有全局中断和数据包带接收中断。

1. void enc28j60Init(unsigned char* macaddr)
   

2. {
   

3.   /* CS端口为输出 */
   

4.   DDRB |= (1<<4);
   

5. 
   

6.   /* 禁止ENC28J60 */
   

7.   ENC28J60_CSH();
   

8.        /* ENC28J60软件复位 该函数可以改进*/
   

9.        enc28j60WriteOp(ENC28J60_SOFT_RESET, 0, ENC28J60_SOFT_RESET);
   

10.   /*查询ESTAT.CLKRDY位*/
    

11.        while(!(enc28j60Read(ESTAT) & ESTAT_CLKRDY));
    

12.     
    

13.        /* 设置接收缓冲区起始地址 该变量用于每次读取缓冲区时保留下一个包的首地址 */
    

14.        NextPacketPtr = RXSTART_INIT;
    

15. 
    

16.   /* 设置接收缓冲区 起始指针*/
    

17.        enc28j60Write(ERXSTL, RXSTART_INIT & 0xFF);
    

18.        enc28j60Write(ERXSTH, RXSTART_INIT >> 8);
    

19. 
    

20.   /* 设置接收缓冲区 读指针*/
    

21.        enc28j60Write(ERXRDPTL, RXSTART_INIT&0xFF);
    

22.        enc28j60Write(ERXRDPTH, RXSTART_INIT>>8);
    

23. 
    

24.   /* 设置接收缓冲区 结束指针 */
    

25.        enc28j60Write(ERXNDL, RXSTOP_INIT&0xFF);
    

26.        enc28j60Write(ERXNDH, RXSTOP_INIT>>8);
    

27. 
    

28.        /* 设置发送缓冲区 起始指针 */
    

29.        enc28j60Write(ETXSTL, TXSTART_INIT&0xFF);
    

30.        enc28j60Write(ETXSTH, TXSTART_INIT>>8);
    

31.        /* 设置发送缓冲区 结束指针 */
    

32.        enc28j60Write(ETXNDL, TXSTOP_INIT&0xFF);
    

33.        enc28j60Write(ETXNDH, TXSTOP_INIT>>8);
    

34. 
    

35.   /* 使能单播过滤 使能CRC校验 使能 格式匹配自动过滤*/
    

36.        enc28j60Write(ERXFCON, ERXFCON_UCEN|ERXFCON_CRCEN|ERXFCON_PMEN);
    

37.        enc28j60Write(EPMM0, 0x3f);
    

38.        enc28j60Write(EPMM1, 0x30);
    

39.        enc28j60Write(EPMCSL, 0xf9);
    

40.        enc28j60Write(EPMCSH, 0xf7);
    

41. 
    

42.   /* 使能MAC接收 允许MAC发送暂停控制帧 当接收到暂停控制帧时停止发送*/
    

43.   /* 数据手册34页 */
    

44.        enc28j60Write(MACON1, MACON1_MARXEN|MACON1_TXPAUS|MACON1_RXPAUS);
    

45. 
    

46.   /* 退出复位状态 */
    

47.        enc28j60Write(MACON2, 0x00);
    

48. 
    

49.   /* 用0填充所有短帧至60字节长 并追加一个CRC 发送CRC使能 帧长度校验使能 MAC全双工使能*/
    

50.        /* 提示 由于ENC28J60不支持802.3的自动协商机制， 所以对端的网络卡需要强制设置为全双工 */
    

51.        enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, MACON3, MACON3_PADCFG0|MACON3_TXCRCEN|MACON3_FRMLNEN|MACON3_FULDPX);
    

52. 
    

53.   /* 填入默认值 */
    

54.        enc28j60Write(MAIPGL, 0x12);
    

55.   /* 填入默认值 */
    

56.        enc28j60Write(MAIPGH, 0x0C);
    

57.   /* 填入默认值 */
    

58.        enc28j60Write(MABBIPG, 0x15);
    

59. 
    

60.   /* 最大帧长度 */
    

61.        enc28j60Write(MAMXFLL, MAX_FRAMELEN & 0xFF); 
    

62.        enc28j60Write(MAMXFLH, MAX_FRAMELEN >> 8);
    

63. 
    

64.   /* 写入MAC地址 */
    

65.        enc28j60Write(MAADR5, macaddr[0]);     
    

66.        enc28j60Write(MAADR4, macaddr[1]);
    

67.        enc28j60Write(MAADR3, macaddr[2]);
    

68.        enc28j60Write(MAADR2, macaddr[3]);
    

69.        enc28j60Write(MAADR1, macaddr[4]);
    

70.        enc28j60Write(MAADR0, macaddr[5]);
    

71. 
    

72.        /* 配置PHY为全双工  LEDB为拉电流 */
    

73.        enc28j60PhyWrite(PHCON1, PHCON1_PDPXMD);
    

74. 
    

75.   /* LED状态 */
    

76.   enc28j60PhyWrite(PHLCON,0x0476);   
    

77. 
    

78.   /* 半双工回环禁止 */
    

79.        enc28j60PhyWrite(PHCON2, PHCON2_HDLDIS);
    

80. 
    

81.   /* 返回BANK0 */     
    

82.        enc28j60SetBank(ECON1);
    

83. 
    

84.   /* 使能中断 全局中断 接收中断 接收错误中断 */
    

85.        enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, EIE, EIE_INTIE|EIE_PKTIE|EIE_RXERIE);
    

86. 
    

87.   /* 接收使能位 */
    

88.        enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON1, ECON1_RXEN);
    

89. }

7 总结

ENC28J60的驱动编写算是比较复杂的。但是回过头来看看，其他的以太网驱动芯片的操作和ENC28J60的操作类似，其操作的核心即时数KB的硬件缓冲区。本例不能给出合适的运行范例，因为以太网驱动芯片要配合以太网协议栈来实现，而以太网协议栈内容很多，即使通过uIP或是lwIP也必须面对繁多的基础知识。ENC28J60的驱动是以太网协议栈实现的基础，通过ENC28J60还将会分析uIP协议栈，lwIP协议栈的应用。在实现TCP通信之后，还将会结合AVRNET或uIP，lwIP协议栈实现web服务器，通过网页交换数据。