摘要:文中在HEROS嵌入式操作系統(tǒng)" title="嵌入式操作系統(tǒng)" target="_blank">嵌入式操作系統(tǒng)中,利用開放源代碼的TCP/IP協(xié)議棧,在MICREL芯片組成的網(wǎng)卡架構(gòu)的基礎(chǔ)上,詳細描述了添加網(wǎng)卡底層驅(qū)動程序的步驟,探討并實現(xiàn)了驅(qū)動程序的開發(fā)。
關(guān)鍵詞:網(wǎng)卡驅(qū)動;嵌入式操作系統(tǒng);MICREL
目前隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,越來越多的電子設(shè)備已經(jīng)將網(wǎng)絡(luò)接入功能作為其默認配置,以實現(xiàn)設(shè)備的遠程監(jiān)控和信息分布式處理。TCP/IP協(xié)議棧在很多應(yīng)用中已經(jīng)證明了其穩(wěn)定性,所以在實際應(yīng)用中主要解決移植和編寫網(wǎng)卡的底層驅(qū)動程序的問題,本文討論的是MICREL網(wǎng)卡驅(qū)動在HEROS系統(tǒng)中的實現(xiàn),該款芯片為8851,有兩個完全獨立的網(wǎng)卡電路實現(xiàn)。
1 網(wǎng)卡與HEROS概述
網(wǎng)卡驅(qū)動完成的工作是正常發(fā)送以及接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。Micrel網(wǎng)卡驅(qū)動程序?qū)τ诓僮飨到y(tǒng)而言是一組子程序,它屏蔽了底層的硬件處理細節(jié),同時向上層軟件提供接口。驅(qū)動程序?qū)⒁l(fā)送的數(shù)據(jù)包按指定格式寫入芯片并啟動發(fā)送命令,然后Micrel網(wǎng)卡內(nèi)部處理單元會自動把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換成物理幀格式在物理信道上傳輸。反之,Micrel網(wǎng)卡收到物理信號后將其還原成數(shù)據(jù),按指定格式存放在芯片緩沖區(qū)中以便主機程序取用。
由于Micrel網(wǎng)卡在HEROS系統(tǒng)中的設(shè)計采用的是外擴設(shè)計,所以圖1中Micrel網(wǎng)卡模塊的位置相應(yīng)地就位于HEROS操作系統(tǒng)以外,以體現(xiàn)其外擴特性。
2 硬件設(shè)計
2.1 網(wǎng)卡硬件特點
KSZ8851整合了一個快速以太網(wǎng)MAC/PHY與一個8/16/32位的普通主機處理器接口和SPI接口。該設(shè)備擁有在RXQ和TXQ之間進行共享的18KB內(nèi)部緩沖存儲器。該緩沖存儲器在接收隊列的緩存容量是12KB,而在發(fā)送隊列則是6KB。憑借引腳與麥瑞半導體現(xiàn)有的KSZ8841MQL和KSZ8842MQL系列兼容,該設(shè)備可提供80Mbps或更高的性能。該解決方案支持大端(Big—Endian)和小端(Little—Endian)處理器,還支持IPv4/IPv6 checksum生成與校驗。這些功能大大減少了對CPU的使用,并提高了系統(tǒng)整體性能。通過能量檢測模式、可編程的3.3V/2.5V/1.8V IO選項以及一個零下40攝氏度至85攝氏度的工作溫度范圍,KSZ8851還為設(shè)計師提供了更強的功率管理功能。最后,該設(shè)備以多種封裝形式推出,包括128引腳PQFP封裝、48引腳LQFP封裝和32引腳QFN封裝。
2.2 網(wǎng)卡初始化
為正常使用網(wǎng)卡收發(fā)數(shù)據(jù)功能,首先需要對Micrel網(wǎng)卡進行初始化。初始化工作應(yīng)在網(wǎng)卡正常工作前完畢,所以應(yīng)在HEROS系統(tǒng)初始化過程中一并完成Micrel網(wǎng)卡的初始化工作。下面這個函數(shù)是寫命令用的:
2.3 發(fā)送處理函數(shù)
首先,在網(wǎng)卡初始化時,就需要設(shè)置一些有關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送寄存器,然后,網(wǎng)卡才能正常發(fā)送數(shù)據(jù)。Mierel網(wǎng)卡發(fā)送寄存器的初始化框圖如圖2所示。
在網(wǎng)卡發(fā)送模式正確初始化后,即可進行數(shù)據(jù)發(fā)送操作。首先用戶層發(fā)出發(fā)送數(shù)據(jù)的請求,然后該請求通過HEROS系統(tǒng)協(xié)議棧發(fā)給MICREL網(wǎng)卡驅(qū)動層,最后發(fā)出數(shù)據(jù)。發(fā)送前要注意:
(1)此時該網(wǎng)卡沒有在接收數(shù)據(jù)包,否則會引起時序混亂,導致網(wǎng)卡最后失效,所以在發(fā)送的時候要去判斷信號量micrel_int_1_flag是否為0,如果為0,則可以發(fā)送,為1則表明此時正在接收數(shù)據(jù)包,不可以發(fā)送。
(2)發(fā)送長度要以四個字節(jié)對齊。GET_4BYTES_AUGNMENT(uOrgPktLen,&len);
實際發(fā)送長度為len。
2.4 接收處理函數(shù)
Micrel網(wǎng)卡接收寄存器的初始化框圖如圖3所示。在網(wǎng)卡接收模式正確初始化后,即可進行數(shù)據(jù)接收操作。首先用戶層發(fā)出接收數(shù)據(jù)的請求,然后該請求通過HEROS系統(tǒng)協(xié)議棧發(fā)給MICREL網(wǎng)卡驅(qū)動層,最后接收數(shù)據(jù)。接收時需注意:
(1)首先要從幀頭中獲取幀長度byte_count,最大為1518,并且必須把byte_count按4個字節(jié)對齊;
(2)其次要將Micrel芯片的接收中斷關(guān)閉,接收完畢后,再打開接收中斷。
(3)注意幀開始的2個字節(jié)和最后4個字節(jié)不要讀到接收緩沖區(qū)。
3 結(jié)束語
本文介紹了以HEROS為核心、KS8851作為網(wǎng)絡(luò)接口芯片的終端接口,通過TCP/IP協(xié)議棧與本文討論的網(wǎng)卡驅(qū)動,用ping ip地址命令可以得到ICMP reply響應(yīng)。MICREL芯片具有性價比高、連接方便等特點,是進行嵌入式以太網(wǎng)終端設(shè)計時的主要控制芯片之一。