基于DM9000A的DSP以太网接口设计与实现

5所示。

3.1.3 数据帧接收

当DM9000A数据接收使能后，DM9000A就会自动接收数据。DM9000A接收到的数据先保存在地址从0x0C00～0x3FFF的13 KB内部SRAM缓存空间中，它是一个环形结构。

利用寄存器MRCMDX(FOH)和寄存器MRCMD(F2H)可获取缓存中的数据帧信息。接收到的数据帧格式如图6所示。

其中第1个字节是接收数据标志字节，表征接收到数据帧是否有效。第2个字节是接收数据帧的状态字节，其中的内容与接收状态寄存器RSR中的内容相同，可以用来判断所接收的数据帧是否正常。第3，4个字节是接收到数据的长度字节，其中低位在前，高位在后。从第5个字节开始的数据才是真正数据帧内容。

数据接收过程如下：

(1)检查中断状态寄存器：ISR(FEH)，若PRS位为1，说明有新的数据帧接收，写1清除PRS位;若为0，说明无数据，直接返回。

(2)读取第1个字节，即接收数据标志字节。如果该字节为01，则表示接收下来的是有效数据帧;如果该位为00则表示没有数据到达，或数据已经接收完成;如果既不是01又不是00，则认为有异常发生，这时就要将DM9000A芯片重启以使芯片恢复到正常状态。

(3)读取第2个字节，即接收状态字节。根据接收状态字节判断所接收的数据帧是否正常。

(4)读取第3，4字节，即数据帧长度字节。

(5)读取真正的数据帧内容。

(6)根据获取的长度信息，判断是否读完一帧。如果读完，接着读下一帧，直到遇到首字节是00H的帧，说明接收数据已读完。

数据帧接收流程如图7所示。

3.2 上层通信协议程序设计

TCP/IP协议模型可以分为四个层次，从下到上依次为：链路层、网络层、传输层和应用层。每一层都有不同的功能，低一层为高一层提供服务。

标准的TCP/IP协议栈对处理器的计算、存储要求比较高，然而，DSP系统的计算资源和存储资源通常是非常有限，在DSP中实现标准的TCP/IP协议栈将占用大量系统资源，不利于DSP其他方面的应用，因此必须对它进行简化并优化，尽可能做到代码精简，降低存储开销。本系统设计和实现了TCP/IP通信协议的必要部分，包括：ARP，IP，ICMP，TCP，UDP等协议。

ARP(地址解析协议)为IP地址到对应的硬件地址之间提供动态映射。IP协议是TCP/IP协议的核 心，所有的TCP，UDP，ICMP的数据都是以IP数据格式传输的。ICMP(网络控制报文)是用来传递差错报文以及其他需要注意的信息，有各种类型的ICMP报文，本文只用到ICMP的请求回显(类型字段为8、代码字段为0)。TCP提供一种面向连接的、可靠的字节流服务，交换数据之前必须先建立一个TCP连接，即“三次握手”UDP是一个简单的面向数据报的传输层协议，它把应用程序传给IP层的数据发送出去，但是并不保证他们能到达目的地。在链路层，当DM9000A完成一个以太网数据帧接收后，将其读入暂存数组，检查以太网帧类型字段，该字段值为0x0806，表示数据帧为ARP帧;该字段的值为0x0800，表示数据帧为IP帧。接着，分别交由ARP协议处理模块或IP协议处理模块。编程时使用框架如下：

if(完成以太网数据帧接收)

{ if(以太网类型字段==0x0806)

{ARP处理模块}

if(以太网类型字段==0x0800)

{IP处理模块}

}

网络层收到的为ARP数据报，ARP根据操作字段(ARP请求为1，ARP应答为2)，或者发送ARP应答或者更新ARP地址映射表。若为IP数据报，IP协议处理模块对数据包解析后，IP首部协议字段若为1就将数据交给ICMP协议处理模块，若为6则交给TCP处理模块，若为17则交给UDP处理模块。传输层得到UDP的报文后，按照UDP协议中的端口，分别送给不同的应用层序。若传输层得到的是TCP报文，则要根据TCP的状态转换图进行处理。在TCP或UDP的处理模块中，根据目的端口号，分别将数据送往不同的用户应用程序。其工作流程如图8所示。

4 结语

本文把高度集成、低成本的快速以太网控制器DM9000A与数据处理能力强大、高运行速度的DSP(TMS320F28335)相结合，设计出了一种DSP的以太网接口。实验结果表明，DSP系统可以通过该接口实现以太网数据通信，经自行裁剪的TCP/IP协议栈，不仅实现了IP，ARP，ICM P，TCP和UDP协议，而且提高了数据传输效率。该接口具有硬件接口简单、外围器件少、运行稳定可靠、性价比高等特点，同时也能够满足测试、采集等高速数据传输系统的要求，符合当今DSP设备趋于网络化发展的方向。