51单片机RTL8019AS网卡驱动程序(重要有程序)

1、51单片机RTL8019AS 网卡驱动程序时间:2006-09-05 来源：作者：点击：3863 字体大小：【大 中小我的SNMP网管板使用了 RTL8019AS 10M ISA网卡芯片接入以太网。选 它的好处是：NE2000兼容，软件移植性好；接口简单不用转换芯片如PCI-ISA桥；价格便宜2.1$/片（我的购入价为22元RMB/片）；带宽充裕（针对51）;较长 一段时间内不会停产。8019有3种配置模式：跳线方式、即插即用 P&P方式、 串行Flash配置方式。为了节省成本，我去掉了 9346而使用X5045作为闪盘存 储MAC地址和其他可配置信息。P&P模式用在PC机中，

2、这里用不上。只剩下 跳线配置模式可用，它的电路设计参考 REALTEK提供的DEMO板图纸。一天 时间就可以完成，相对来说硬件设计比较简单。与这部分硬件相对应的软件是网卡驱动。所谓驱动程序是指一组子程序，它 们屏蔽了底层硬件处理细节，同时向上层软件提供硬件无关接口。 驱动程序可以 写成子程序嵌入到应用程序里（如DOS下的I/O端口操作和ISR），也可以放在动 态链接库里，用到的时候再动态调入以便节省内存。 在WIN98中，为了使V86、 WIN16、WIN32三种模式的应用程序共存，提出了虚拟机的概念，在 CPU的配 合下，系统工作在保护模式，OS接管了 I/O、中断、内存访问，应用程序不能

3、直接访问硬件。这样提高了系统可靠性和兼容性，也带来了软件编程复杂的问题。 任何网卡驱动都要按VXD或WDM模式编写，对于硬件一侧要处理虚拟机操作、 总线协议（如 ISA、PCI）、即插即用、电源管理；上层软件一侧要实现NDIS规范。 因此在WIN98下实现网卡驱动是一件相当复杂的事情。我这里说的驱动程序特指实模式下的一组硬件芯片驱动子程序。从程序员的 角度看，8019工作流程非常简单，驱动程序将要发送的数据包按指定格式写入 芯片并启动发送命令，8019会自动把数据包转换成物理帧格式在物理信道上传 输。反之，8019收到物理信号后将其还原成数据，按指定格式存放在芯片RAM中以便主机程序取用。简言

4、之就是8019完成数据包和电信号之间的相互转换： 数据包 <=> 电信号。以太网协议由芯片硬件自动完成，对程序员透明。驱动程 序有3种功能：芯片初始化、收包、发包。以太网协议不止一种，我用的是 802.3。它的帧结构如图1所示。物理信道 上的收发操作均使用这个帧格式。其中，前导序列、帧起始位、CRC校验由硬件自动添加/删除，与上层软件无关。值得注意的是，收到的数据包格式并不是8 02.3帧的真子集，而是如图2所示。明显地，8019自动添加了接收状态、下一 页指针、以太网帧长度（以字节为单位）三个数据成员（共4字节）。这些数据成员 的引入方便了驱动程序的设计，体现了软硬件互相配合协同

5、工作的设计思路。当然，发送数据包的格式是802.3帧的真子集，如图3所示。前騎啓帧起始位知吕的MAC地址肚游地址甜筋FAD按甑562bit 2bit 40bit48bit16bit<N500字节 肚T刚、于帕字节补DKbitHFE说明：0800 IP包；0306 AST包：814C SHMP ； 813f7: JfX/SFI尔于0600HS用于IEEE802帧，表示数番包桧度.MTA说明：DA+SitTJFE=14?节十DAIE514字节j即量大传输包长<-1514F础说明；疑小包快度不小于也孚节，艮小肚TA桧度時节I不够的幸闻H1 802 3帧结构接收曲!下亠页指针肚网帧桧度目期

6、心地址DA痂班甩址SA类型TW长度LEH数据的MA埴充FALnfcFCS8bit8bit16bit4Bbit16bit如15W字节可选Kbit團E KTLa0l9AS接收包帧結构目的血地址肚潮AC地出A类型TYPE/拴度LEH数据域DAU埴充FAL4Shtlfibit<=1500字节可选国3 RTL8D19AS发还赳帧结构有了收发包的格式，如何发送和接收数据包呢？如图 4所示，先将待发送的 数据包存入芯片RAM，给出发送缓冲区首地址和数据包长度（写入TPSR、TBC RO,1），启动发送命令（CR=0x3E）即可实现8019发送功能。8019会自动按以太 网协议完成发送并将结果写入状态寄

7、存器。 如图5所示，接收缓冲区构成一个循 环FIFO队列，PSTART、PSTOP两个寄存器限定了循环队列的开始和结束页， CURR为写入指针，受芯片控制，BNRY为读出指针，由主机程序控制。根据C URR=BNRY+1?可以判断是否收到新的数据包，新收到的数据包按图2格式存 于以CURR指出的地址为首址的RAM中。当CURR=BNRY时芯片停止接收 数据包。如果做过FPGA设计，用过VHDL，可以想象到硬件芯片的工作原理。 此处，设计2个8bit寄存器和一个2输入比较器，当收到数据包时，接收状态 机根据当前状态和比较器结果决定下一个状态，如果CURR=BNRY，进入停收状态；反之，CURR按

8、模增1。8019数据手册没有给出硬件状态机实现方法， 说明也很简略，往往要通过作实验的方法推理出工作过程。比如， ISR寄存器不 只和中断有关，当接收缓冲溢出时，如果不清 ISR（写入FFH），芯片将一直停止 接收。在流量较大时溢出经常发生，此时不清ISR，就会导致网卡芯片死机。FSTAKTFTFO开始页TPSR发首址CURE写页指针读页指针團5接收班珂缓沖甌列PSTOPFIFO停止页蔬牆h址图E远端跚曝惟明白了发送和接收数据包的原理，那么数据包又是怎样被主机写入芯片 RAM 和从芯片RAM读出的呢？如图6所示，主机设置好远端DMA开始地址(RSAR 0,1)和远端DMA数据字节数(RBCR0

9、,1)，并在CR中设置读/写，就可以从远端 DMA 口寄存器里读出芯片RAM里的数据/把数据写入芯片RAM。何谓本地/远端DMA呢？如图7所示，远端”指CPU接口侧；本地”指8019 的硬件收发电路侧。没有更深的意思，与远近无关，仅仅为了区分主机和芯片硬 件两个接口端。这里的 DMA与平时所说的DMA有点不同。RTL8019AS的loc al DMA操作是由控制器本身完成的，而其remote DMA并不是在无主处理器的 参与下，数据能自动移到主处理器的内存中。remote DMA指主机CPU给出起 址和长度就可以读写芯片 RAM，每操作一次RAM地址自动加1。而普通RAM 操作每次要先发地址再

10、处理数据，速度较慢。在一些高档通信控制器上自带有 MAC控制器，工作原理与8019的差不多， 比如：Motorola 68360/MPC860T内部的CPM带有以太网处理器，通过设置 B D表，使软件和硬件协同工作，它的缓冲区更大且可灵活配置。这些通信控制器的设计，体现了软硬件互相融合协同工作的趋势： 软件硬化(VHDL)，硬件软化(D SP)，希望大家关注！硬件收发电路侧主机臂11侧国T与珂人有关的寄存器如图7所示，8019以太网控制器以存储器（16K双口 RAM）为核心，本地和远 端控制器并发操作。这种体系结构满足了数据带宽的需要。8019拥有控制、状态、数据寄存器，通过它们，51单片机可

11、以与8019通信。由于51资源紧张， 在实现TCPIP协议栈时不要进行内存块拷贝，建议（1）使用全局结构体变量，在 内存中只保存一个数据包拷贝，其他没有来得及处理的包保存在8019的16KRAM里；（2）使用查询方式而不用中断；（3）客户服务器模型中服务器工作于串行 方式，并发模式不适合51单片机。芯片内部地址空间的分配如图 8所示，其中0x00-0x0B（工作于8位DMA模 式）用于存放本节点MAC地址，奇偶地址内容是重复放置的。如：MAC地址0000 1234 5678 存放在 0x00-0x0B 中为 ，单地 址和双地址的内容是重复的.一般使用偶数地址的内容，这主要是为了同时适应8 位和

12、16位的dma。 Prom内容是网卡在上电复位的时候从 93C46里读出来的。 如果你没有使用93C46,就不要使用Prom，那么使用了 93C46后如何获得网卡 的地址呢？有两种方法,一是直接读93C46,二是读Prom。网卡MAC地址既不 由93C46也不由Prom 决定，而是由PAR0-PAR5寄存器决定。Prom只保存上 电时从9346中读出的MAC地址（如果有93C46的话），仅此而矣。000OMOOFFH01COH3FFFM4Q0UHTFFFH8000MCOOOHFFFFHB15£047. 3331. 2423. .0制造厂商标识组播标志制造厂商标谋粟列号團9网卡M亂地址

13、组成站构网卡MAC地址不是随便定义的，它的组成结构如图 9所示。以太网的地址 为48位，由ieee统一分配给网卡制造商，每个网卡的地址都必须是全球唯一的。 共6个字节的长度。FF:FF:FF:FF:FF:FF为广播地址，只能用在目的地址段，不 能作为源地址段。目的地址为广播地址的数据包，可以被一个局域网内的所有网 卡接收到。合法的以太网地址第 32位组播标志必须为0。例如：xo：xx：xx：xx：xx：xxX2:XX:XX:XX:XX:XXX4:XX:XX:XX:XX:XXX6:XX:XX:XX:XX:XXX8:XX:XX:XX:XX:XXXA:XX:XX:XX:XX:XXXC:XX:XX:X

14、X:XX:XXXE:XX:XX:XX:XX:XX为合法以太网地址。上面的 X代表0 F中的任一个。 地址X1:XX:XX:XX:XX:XXX3:XX:XX:XX:XX:XXX5:XX:XX:XX:XX:XXX7:XX:XX:XX:XX:XXX9:XX:XX:XX:XX:XXXB:XX:XX:XX:XX:XXXD:XX:XX:XX:XX:XXXF:XX:XX:XX:XX:XX为组播地址，只能作为目的地址，不能作为源地址。组播地址可以被支持该组播 地址的一组网卡接收到。组播地址主要用在视频广播，远程唤醒（通过发一个特 殊的数据包使网卡产生一个中断信号，启动电脑），游戏（多个人在局域网里联 机打游戏

15、）里等。以下是一些具体的组播地址：地址范围01:00:5E:00:00:00 -01:00:5E:7F:FF:FF 用于ip地址的组播，其他组播地址跟 tcp/ip无关，不做介绍。网卡可以接收以下3种地址的数据包：第一种 目的地址跟自己的网卡地址是一样的数据包；第二种目的地址为FF:FF:FF:FF:FF:FF广播地址的数据包；第三种 目的地址为跟自己的组播地址范围相同的数据包。在以太网的应用当中，如果你希望你的数据包只发给一个网卡，目的地址用对方的网卡地址；如果你想把数据包发给所有的网卡，目的地址用广播地址； 如果你想把数据包发给一组网卡，目的地址用组播地址。其他用到的寄存器：ISR-中断状

16、态寄存器 TCR-发送配置寄存器 NCR-包发送期间碰撞次CR-命令寄存器TSR-发送状态寄存器RSR-接收状态寄存器RCR-接收配置寄存器DCR-数据配置寄存器IMR-中断屏蔽寄存器数FIFO-环回检测后，查看FIFO内容CNTR0-帧同步错总计数器 CNTR1-CRC错总计数器CNTR2-丢包总计数器 PAR0-5-本节点MAC地址MAR0-7-多播地址匹配（如：BNRY 0 页 0x03），打数据存储区在16K双口 RAM里的安排由用户自行 以下源程序代码实现的只是其中的一种分配方案。建议：将图形中寄存器名称标注上页号和地址偏移 印出此图，看图编程，直观且不容易出错。备注：收缓冲区、发缓

17、冲区、 决定，只要不引起冲突即可， 部分源程序清单：/接收状态/下一个页/以太网长度，以字节为单位/目的网卡地址char status; char nextpage;len gth;dest nodeid3;struct ethernetun sig nedint int int intun sig nedun sig nedun sig nedsource no deid3; / 源网卡地址 protocal;下一层协议char packet1500;/包的内容un sig nedun sig nedun sig ned;void ne2000init()/ne2000 网卡初始化rtl80

18、19as_rst();reg00=0x21;/选择页0的寄存器，网卡停止运行，因为还没有初始化。delay_ms(10); 延时10毫秒，确保芯片进入停止模式使芯片处于mon和loopback模式，跟外部网络断开regOa=OxOO;regOb=OxOO;regOc=OxEO; /monitor mode (no packet receive)reg0d=0xE2; /loop back mode使用0x40-0x4B为网卡的发送缓冲区，共12页，刚好可以存储2个最大的以 太网包。使用0x4c 0x7f为网卡的接收缓冲区，共52页。regO仁0x4C; /Pstart 接收缓冲区范围reg02

19、=0x80; /Pstopreg03=0x4C; /BNRYreg04=0x40; /TPSR发送缓冲区范围reg07=0xFF;/*清除所有中断标志位*/reg0f=0x00;/IMR disable all interruptreg0e=0xC8; /DCR byte dma 8 位 dma 方式 page(1); /选择页1的寄存器reg07=0x4D; /CURRreg08=0x00; /MAROreg09=0x41; /MAR1reg0a=0x00; /MAR2reg0b=0x80; /MAR3reg0c=0x00; /MAR4reg0d=0x00; /MAR5reg0e=0x00;

20、 /MAR6regOf=OxOO; /MAR7initNIC(); /初始化MAC地址和网络相关参数将网卡设置成正常的模式，跟外部网络连接page(O);reg0c=0xCC; /RCRreg0d=0xE0; /TCRreg00=0x22; 这时让芯片开始工作？reg07=0xFF; /清除所有中断标志位void send_packet(union netcard *txdnet,unsigned int length)/ne2000 发包 子程序/发送一个数据包的命令，长度最小为60字节，最大1514字节需要发送的数据包 要先存放在txdnet缓冲区unsigned char i;unsig

21、ned int ii;page(O);if(length<60) length="60"for(i=0;i<3;i+)txd net->etherframe.source no deidi=my_ethernet_address.wordsi; txd_buffer_select=!txd_buffer_select;if(txd_buffer_select)reg09=0x40 ; /txdwrite highaddresselsereg09=0x46 ; /txdwrite highaddress reg08=0x00; /read page addr

22、ess low reg0b=length>>8;/read count highreg0a=length&0xFF; /read count low; reg00=0x12; /write dma, page0for(ii=4;ii<le ngth+4;ii+)reg10=txd net->bytes.bytebufii; for(i=0;i<6;i+)最多重发 6 次for(ii=0;ii<1000;ii+)/检查 txp 为是否为低if(reg0 0&0x04)=0) break;if(reg04&0x01)!=0) break;

23、表示发送成功reg00=0x3E;if(txd_buffer_select)else reg04=0x46;reg06=le ngth>>8;reg05=le ngth&0xFF; reg00=0x3E;bit recv_packet(unionreg04=0x40; /txd packet start;/txd packet start;/high byte counter/low byte counter/to sendpacket;netcard *rxdnet)/ne2000 收包子程序unsigned char i;unsigned int ii;unsigned

24、 char bnry,curr;reg07=0xFF;bn ry="reg03"/bnry page have read 读页指针page(1);curr="reg07"/curr writepoint 8019 与页指针page(0);if(curr=0)return 0;读的过程出错bn ry="b nry"+;if(b nry>0x7F) bn ry="0x4C"if(b nry!=curr)/此时表示有新的数据包在缓冲区里/读取一包的前18个字节:4字节的8019头部,6字节目的地址,6字节原地址,2

25、字节协议/在任何操作都最好返回page0page(0);reg09=b nry;/read page address highreg08=0x00;/read page address lowreg0b=0x00;/read count highreg0a=18;/read count low;reg00=0x0A;/read dmafor(i=0;i<18;i+)rxdn et->bytes.bytebufi=reg10;i="rxd net-">bytes.bytebuf3;/将长度字段的高低字节掉转rxdn et->bytes.bytebuf3=rxd net->bytes.bytebuf2;rxdn et->bytes.bytebuf2=i;rxdnet->etherframe.length=rxdnet->etherframeength-4;/去掉 4 个字节的CRC表示读入的数据包有效if(rxd net->bytes.bytebuf0&0x01)=0)|(rxd net->bytes.b