单片机驱动DM9000网卡芯片

    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();

}

    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

    sendpacket(60);

    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。

     }

    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。[page]

    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;

#define HON(n) ((((uint16)((n) & 0xff)) << 8) | (((n) & 0xff00) >> 8))

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);

memcpy(ARPBUF->ethhdr.s_mac, mac_addr, 6);

ARPBUF->ethhdr.type = HON( 0x0806 );

//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