基于TMS320的以太网通信程序设计

的交互，而EMAC驱动程序为用户程序提供了以太网通信接口。

3.1 MDIO驱动模块的设计

MDIO模块主要负责搜索、配置和监控外部以太网物理收发芯片。该模块主要包括如下几个部分：MDIO硬件初始化;PHY芯片搜索和配置;PHY芯片状态监控。详细的设计描述如下：

3.1.1 MDIO硬件初始化

MDIO硬件初始化包括如下步骤：

1)读取C6455设备状态寄存器(DEVSTFAT)中的MACSEL位，确定EMAC与PHY芯片之间的连接方式。文中所涉及的信号处理板上的C6455 EMAC与PHY芯片之间采用GMII方式连接。

2)初始化MDIO状态机，将状态机置为初始化状态。

3)配置MDIO访问PHY芯片的时钟并使能MDIO模块。

3.1.2 PHY芯片搜索和配置

由于PHY芯片的搜索过程并无确定的时间，因此PHY芯片搜索和配置的实现采用状态机来实现，该状态机每隔100 ms根据查询到的PHY芯片的状态完成相应的操作并更新到下一状态，如图5所示。PHY芯片的搜索经过芯片复位，通信速率自协商等过程，最终与通信对端建立以太网物理层连接。

3.1.3 PHY芯片状态监控

在以太网物理层链路的建立后，有可能由于用户拔出网线、对端机器改变通信接口速率等情况而导致链路状态改变，因此MDIO模块需要每隔一段时间对网络进行监控。文中设计的状态监控模块由DSP/BIOS操作系统每隔100 ms查询一次网络状态，状态监控程序一旦发现链路状态有所变化，则根据引起链路变化的不同原因，进入相应的处理流程。该流程如图5中“链路连接”状态以及相应的转移状态所示。

3.2 EMAC驱动模块的设计

EMAC驱动模块主要负责以太网数据包的接收和发送，它是以太网驱动程序的主要组成部分。该模块主要包括如下几个部分：EMAC硬件初始化;EMAC接收模块;EMAC发送模块。各个模块详细的设计描述如下：

3.2.1 EMAC硬件初始化

EMAC硬件初始化主要的目的是将EMAC模块置于就绪状态，此时EMAC已经可以接收和发送以太网数据包。初始化过程主要包括如下步骤：

1)禁止EMAC中断，复位EMAC的HDP寄存器、统计寄存器等，设置EMAC的MAC地址，挂接应用程序提供的回调函数等操作。

2)根据需求为发送模块和接收模块分配相应的包缓存描述符，并初始化接收模块的包缓存描述符，使之指向应用程序提供的数据接收存储块。文中设计的以太网驱动程序为接收模块分配了32个包缓存描述符，为发送模块分配了480个包缓存描述符，为发送和接收模块共分配了64块存储块，每个存储块大小为4 096个字节。图6是接收模块初始化完成后，接收描述符和接收存储块之间的关系。

如图6，文中用EMAC_Ch_Struct结构体涵盖了接收模块所用到的链表指针。其中，DescQueue表示空的接收存储块链表，EMAC在接收到一块数据时，启动EMAC内部的DMA，将数据放入当前描述符指向的存储块，并通过中断通知应用程序有数据到达;pDescFirst指向接收描述符链表的首地址，pDescLast指向接收描述符链表的末地址;pDescRead指向第一个可使用的描述符;pDescWrite指向最后一个可使用的描述符;

3)配置MAC的是否为多播地址，使能以太网中断，EMAC处于就绪状态。

3.2.2 EMAC接收模块

EMAC接收模块主要由EMAC中断来驱动。当EMAC硬件接收完一个或多个包数据时，会向DSP核发出一个接收完成中断。DSP核在接收到中断后，调用应用程序提供的接收数据回调函数处理接收到的数据，并返回给中断服务程序一个空闲的存储块，中断服务程序将该存储块重新链接到接收存储块链表，完成接收数据流程。

3.2.3 EMAC发送模块

EMAC发送模块主要由一个发送接口函数ethSendPacket(char*Buffer，int Length)构成，用户程序通过调用该函数完成以太网数据的发送。该函数参数中，Buffer表示应用程序需要发送的数据，Length表示发送数据的长度。该函数首先将Buffer中的数据拷贝到空闲的存储块，并将该储存块加入如图7所示的WaitQueue队列中，WaitQueue队列表示等待加入EMAC发送队列(DescQueue)的存储块。ethSendPacket函数接着检查EMAC发送队列DescQueue是否有空闲的发送描述符，如果有，将WaitQueue链表中的存储块加入到DeseQueue。EMAC硬件将通过相应的描述符，将DescQueue中的数据发送出去。

当数据发送完成后，EMAC向DSP核发出一个发送完成中断。发送完成中断服务程序将发送后的存储块从DescQueue中移除并交还给应用程序，然后将使用过的发送描述符置为空闲状态，以便下次发送数据时使用。

3.3 ARP/ICMP/UDP网络协议模块的设计

为了与上位机完成网络通信，信号处理机还必须提供基本的网络通信协议。文中在设计时，主要提供了ARP/ICMP/UDP 3种网络协议。ARP协议主要