以太网通讯实验报告.doc

以太网通讯实验报告一、 实验目的1 通过实验了解以太网通讯原理和驱动程序开发方法。2 通过实验掌握IP网络协议和网络应用程序开发方法。二实验设备 1硬件：Embest Edukit-III实验平台，ULINK USB-JTAG防真器套件， PC机，以太网集线器（Hub，可选）。2软件： uVision IDE for ARM集成开发环境， Windows 98/2000/NT/XP。三、实验内容 熟悉以太网控制器CS8900A，在内部以太局域网上基于TFTP/IP协议，下载代码到目标板上。四、实验原理1.以太网通讯原理以太网是由Xeros公司开发的一种基带局域网碰撞检测（CSMA/CD）机制。现在普遍遵从IEEE802.3规范。2.工作原理以太网的传输方法也就是以太网的介质访问控制（MAC）技术称为载波监听多路存取和冲突检测（CSMA/CD），原理如下：2.1载波监听2.2信道忙碌2.3信道空闲2.4冲突检测2.5遇忙停发2.6多路存取3、IP网络协议原理 TCP/IP协议是一组包括TCP协议和IP协议，UDP协议、ICMP协议和其他一些协议的协议组。TCP/IP协议采用分层结构共分为四层，每一层独立完成指定功能，入图：应用层（第四层）传输层（第三层）互联层（第二层）网络接口层（第一层）网络接口层：负责接收和发送物理帧。互联层：负责相邻接点之间的通信。传输层：负责起点到终点的通信。应用层：定义了应用程序使用互联网的规程。3.1.IP协议 1.接收由更低层发来的数据包，并把该数据包发送到更高层。相反也把从更高层接收来的数据包发送到更低层。 2.IP数据包是不可靠的，因为它并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或没有被破坏。 3.IP数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机地址（目的地址）。 4.IP是个无连接的协议，主要就是负责在主机之间寻址并为数据包设定路由，在交换数据前它并不建立会话。 3.2 .TFTP协议 TFTP协议是一个传输文件的简单协议，即简化的TCP/TP文件传输协议，它基于UDP协议而实现，支持用户从远程主机接收或向远程主机发送文件。 TFTP的主要优点：1.它可用UDP环境2.代码所占内存小，这对较小的计算机或某些特殊用途的设备很重要，这些设备不需要硬盘，只需要固化了TFEP，UDP和IP的小容量只读存储器即可。 TFTP的主要特点：1.每次传送的数据PDU中有512字节的数据，但最后一次可小于512字节。2.数据PDU文件也称文件块，每个块按序编号，从1开始。3.支持ASCII码或二进制传送。4.可对文件进行读或写。5.使用简单的首部（8个字节）。4.关于以太网接口芯片CS8900ACS8900A是由美国CIRRUS LOGIC公司生产的以太网控制器，由于其优良的性能、低功耗及低廉的价格，使其在市场上10Mbps嵌入式网络应用中占有相当的比例。4.1CS8900A的主要性能：（1）符合EthernetII 与IEEE802.3(10Base5、 10Base2、 10BaseT)标准；（2）全双工，收发可同时达到10Mbps的速率；（3）内置SRAM，用于收发缓冲，降低对主处理器的速度要求；（4）支持16位数据总线，4个中断申请线以及三个DMA请求线； （5）8个I/O基地址，16位内部寄存器，IO Base或 Memory Map方式访问; （6）支持UTP 、AUI、BNC自动检测，还支持对10BaseT拓扑结构的自动极性修正； （7）LED指示网络激活和连接状态； （8）100脚的LQFP封装，缩小了PCB尺寸。 4.2复位与初始化过程 引起CS8900A复位的因素很多，有人为也有意外产生的复位。如外部复位信号引起复位，上电自动复位，下电复位，EEPROM校验失败引起复位以及软件复位等。复位之后，CS8900A需要重新进行配置。每次复位之后，CS8900A都会检查EEDATAIN引脚，判断是或有外部的EEPROM存在。如果EEDI是高电平，则说明EEPROM存在，CS8900A回自动将EEPROM中的数据加载到内部寄存器；如果EEDI为低电平，则EEPROM不存在，CS8900A会从新进行的配置。4.3CS8900A的工作模式CS8900A有两种工作模式，一种是I/O访问方式，一种是内存访问方式。网卡芯片复位后默认工作方式为I/O连接，I/O端口基址为300H。它的几个主要寄存器如下（括号内的数字为寄存器地址相对基址300H的偏移量）。LINECTL（0112H） 决定CS8900的基本配置和物理接口。RXCTL（0104H） 控制CS8900接收特定数据报。RXCFG（0102H） 控制CS8900接收特定数据报后引发接收中断。 BUSCT（0116H） 可控制芯片的I/O接口的一些操作。 ISQ（0120H） 是网卡芯片的中断状态寄存器，内部映射接收中断状态寄存器和发送中断状态寄存器的内容。 PORT0（0000H） 发送和接收数据时，CPU通过PORT0传递数据。 TXCMD（0004H） 发送控制寄存器，如果写入00C0H，那么网卡芯片在全部数据写入后开始发送数据。 TXLENG（0006H） 发送数据长度寄存器，在发送数据时，首先写入发送数据长度，然后数据通过PORT0写入芯片。以上为几个最主要的工作寄存器（为16位），CS8900支持8位模式当读或写16为数据时，低位字节对应偶地址，高位字节对应奇地址。 工作时，应首先对网卡芯片进行初始化，即写寄存器LINECTL、RXCTL、RCCFG、BUSCT。发数据时写控制寄存器TXCMD，并将发送数据长度写入TXLENG，然后将数据依次写入PORT0口。网卡芯片将数据组织为链路层类型并添加填充位和CRC校验送到网络，同样，处理器查询ISQ的数据，当有数据到来后，读取接收到的数据帧。4.4CS8900A驱动程序的设计以太网驱动程序是针对实验板上的以太网接口芯片CS8900A编程，正确初始化芯片，并提供数据输入输出和控制接口给高层网络的协议使用。源码中，cs800a.c文件是CS8900A的驱动程序，函数功能如下：CSInit（）CS8900A初始化。CSClose（）关闭CS8900A芯片数据发送功能，及关闭中断请求。CSReset（）复位CS8900A芯片。CSIdentification（）获得CS8900A芯片ID和修订版本号 。 四、实验操作步骤： 1.准备实验环境 使用ULINK USBJTAG仿真器连接到目标板上，使用EmbestEdukitIII实验板附带的串口线，连接实验板上的UART0和PC机的串口。 2.串口接收设置 在PC机上运行windows自带的超级终端串口通信程序（波特率115200、1位停止位、无校验位、无硬件流控制）；或者使用其它串口通信程序。 3.配置 1）将PC机IP地址设置为192.192.192.X（X取值在30-200之间）。 2）运行PC机DOS窗口或者“开始”系统按钮上的“运行”菜单，输入命令command： C：DOCUME1SScd C:arp -s 00 00- 06-98-01-7e-8f C:arp -a Interfce:92.36-0X2 Internet Address Phsical Address Type 192.192. 192.200 00- 06-98-01-7e-8f static 为PC机添加一个到目标板的地址解析。 3）在PC机上运行windows自带的超级终端串口通信程序（波特率115200、1位停止位、无校验位、无硬件流控制）；或者使用其它串口通信程序。使用教学系统提供的交叉网线连接开发板网口（NET1）和PC机；也可以使用直通网线，连接到与PC机同一局域网的HUB上。 4.打开实验例程 1）2） 3）4）5）6） 在PC上观察超级终端程序主窗口，可以看到如下界面：boot success. Reset CS8900A successful, Rev F. S/s - DHCP IP addr D/d - Default IP addr(00) Y/y - Input New IP addr 选择s，表示DHCP测试，选择d，默认IP，选择y，输入新IP，超级终端如下：Press a key to continue . s Set local ip 01Press any key to exit .Press a key to continue.dSet local i