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協議棧，在MICREL芯片組成的網卡架構的基礎上，詳細描述了添加網卡底層驅動程序的步驟，探討并實現了驅動程序的開發(fā)。
關鍵詞：網卡驅動；嵌入式操作系統(tǒng)；MICREL
目前隨著互聯網的發(fā)展，越來越多的電子設備已經將網絡接入功能作為其默認配置，以實現設備的遠程監(jiān)控和信息分布式處理。TCP／IP協議棧在很多應用中已經證明了其穩(wěn)定性，所以在實際應用中主要解決移植和編寫網卡的底層驅動程序的問題，本文討論的是MICREL網卡驅動在HEROS系統(tǒng)中的實現，該款芯片為8851，有兩個完全獨立的網卡電路實現。
1 網卡與HEROS概述
網卡驅動完成的工作是正常發(fā)送以及接收網絡數據包。Micrel網卡驅動程序對于操作系統(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。驅動程序將要發(fā)送的數據包按指定格式寫入芯片并啟動發(fā)送命令，然后Micrel網卡內部處理單元會自動把數據包轉換成物理幀格式在物理信道上傳輸。反之，Micrel網卡收到物理信號后將其還原成數據，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網卡在HEROS系統(tǒng)中的設計采用的是外擴設計，所以圖1中Micrel網卡模塊的位置相應地就位于HEROS操作系統(tǒng)以外，以體現其外擴特性。
2 硬件設計
2．1 網卡硬件特點
KSZ8851整合了一個快速以太網MAC／PHY與一個8／16／32位的普通主機處理器接口和SPI接口。該設備擁有在RXQ和TXQ之間進行共享的18KB內部緩沖存儲器。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有的KSZ8841MQL和KSZ8842MQL系列兼容，該設備可提供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還為設計師提供了更強的功率管理功能。最后，該設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 網卡初始化
為正常使用網卡收發(fā)數據功能，首先需要對Micrel網卡進行初始化。初始化工作應在網卡正常工作前完畢，所以應在HEROS系統(tǒng)初始化過程中一并完成Micrel網卡的初始化工作。下面這個函數是寫命令用的：
2．3 發(fā)送處理函數
首先，在網卡初始化時，就需要設置一些有關發(fā)送數據的發(fā)送寄存器，然后，網卡才能正常發(fā)送數據。Mierel網卡發(fā)送寄存器的初始化框圖如圖2所示。
在網卡發(fā)送模式正確初始化后，即可進行數據發(fā)送操作。首先用戶層發(fā)出發(fā)送數據的請求，然后該請求通過HEROS系統(tǒng)協議棧發(fā)給MICREL網卡驅動層，最后發(fā)出數據。發(fā)送前要注意：
(1)此時該網卡沒有在接收數據包，否則會引起時序混亂，導致網卡最后失效，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據包，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
Micrel網卡接收寄存器的初始化框圖如圖3所示。在網卡接收模式正確初始化后，即可進行數據接收操作。首先用戶層發(fā)出接收數據的請求，然后該請求通過HEROS系統(tǒng)協議棧發(fā)給MICREL網卡驅動層，最后接收數據。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 結束語
本文介紹了以HEROS為核心、KS8851作為網絡接口芯片的終端接口，通過TCP／IP協議棧與本文討論的網卡驅動，用ping ip地址命令可以得到ICMP reply響應。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終端設計時的主要控制芯片之一。