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RTL8019AS10MISA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，这里用不上。只剩下跳线配

2、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，应用程序不能直接访问硬件。这样提高了系统可靠性和兼容性，也带来

3、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。简言之就是8019完成数据包和电信号之间的相互转换：数据包<=

4、>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802.3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。前导位F

5、E蟆起始位非目的MM地址附渊1M地址融类型HFE/长度EEH数据域D&TA埴充FAD校勘邙E21nt2biti&hit<=15皿字节D虹儿小于能字节补口32htRPE说明：0300IF包；0806ABPfi；的能SHMP包：8137!IPX/SPI小于gOOH值用于ICT能。2帧，表示数据包长度。DATA说明：岫+"+HFE二14字节+DftTAK514字节即最大传输包长度仁15MFM）说明：最小包长度不小于6口字节.最小口打A长度贿节,不修的?种.图1鳏一3帧结构接收幅|下一页指叫以大网帧长度|目通机地址皿源眦地址驰|类型TYFEJ长度间数据刷叫婚克网校髻睚断

6、t8bit16bitOit蜡hit16b】t05W字节可选Ehit图工KTL8Q19AS接收包槌构目的MM地址岫源MAC地址驰类型TYPE/长度LEN数据威口疝卡埴克FAT16bit<=150。字节可选图3RIL8Q”焙发送包帧转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、TBCR0,1）,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

7、列的开始和结束贡，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CURR=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

8、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，此时不满ISR,就会导致网卡芯片死机。目图4发送獴冲区TFSR发首址PSTARTFIFO开始页CURE写页指针BHRY读页指针PSTOPF工阳停止页不关心图5接收F1F口獴冲队列双口KSKKD,1应端DMA音地址RECRO.1远端DM微据字节数1图6远端加嘴作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(RSAR0,1)和远端DMA数据字节数(RBCR0,1),并在CR中设置读/写，就可以从远

9、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localDMA操作是由控制器本身完成的，而其remoteDMA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。remoteDMA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

10、原理与8019的差不多，比如：Motorola68360/MPC860T内部的CPM带有以太网处理器，通过设置BD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(DSP),希望大家关注！陷皿1RBCRfl,1CRDMJ指示当前送端地址如图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

11、（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用行方式，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000012345678存放在0X00-0X0B中为000000001212343456567878,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16位的dma。Prom内容是网卡在上电复位的时候从93C46

12、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Promo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。D】5DOPROM不使用ooaHOCFFH010DH3FFFH4000HTFFFH800DHC0Q0H同MOOH-TFFFH不便用FFFFH圉8处司口。兼容网卡空间给构4T,333231.2423.0制造厂商标识俎播标志制造厂商标识系列号图9网表地址蛆成结构网卡MAC地址不是随

13、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：X0: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:XX:XX:XXXE:XX:XX:XX:X

14、X:XX为合法以太网地址。上面的X代表0F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）里等。以下是一些具体的组播地址：地址范围01:00

15、: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-中断状态寄存器TCR-发送配置寄存器NCR-包发送期间碰撞次(如:BN

16、RY05X0x03),打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专昔总计数器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、发缓冲区、数据存储区在16K双口RAM里的安排由用户自行决定，只要不引起冲突即可，以下源程序代码实现的只是其中的一种分配方案。部分源程序清单：structethernetun

17、signedcharstatus;接收状态unsignedcharnextpage;下一个页unsignedintlength;/以太网长度，以字节为单位unsignedintdestnodeid3;目的网卡地址unsignedintsourcenodeid3;/源网卡地址unsignedintprotocal;/T一层协议unsignedcharpacket1500;/包的内容;voidne2000init()/ne2000网卡初始化rtl8019as_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

18、模式/使芯片处于mon和loopback模式，跟外部网络断开reg0a=0x00;reg0b=0x00;reg0c=0xE0;/monitormode(nopacketreceive)reg0d=0xE2;/loopbackmode/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0x4c0x7f为网卡的接收缓冲区，共52页。reg01=0x4C;/Pstart接收缓冲区范围reg02=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

19、;/IMRdisableallinterruptreg0e=0xC8;/DCRbytedma8位dma方式page(1);/选择页1的寄存器reg07=0x4D;/CURRreg08=0x00;/MAR0reg09=0x41;/MAR1reg0a=0x00;/MAR2reg0b=0x80;/MAR3reg0c=0x00;/MAR4reg0d=0x00;/MAR5reg0e=0x00;/MAR6reg0f=0x00;/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(0);reg0c=0xCC;/RCRreg0d=0xE0;/TCRre

20、g00=0x22;/这时让芯片开始工作？reg07=0xFF;/清除所有中断标志位voidsend_packet(unionnetcard*txdnet,unsignedintlength)/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unsignedchari;unsignedintii;page(0);if(length<60)length="60"for(i=0;i<3;i+)txdnet->etherframe.sourcenodeidi=my_ethernet_ad

21、dress.wordsi;txd_buffer_select=!txd_buffer_select;if(txd_buffer_select)reg09=0x40;/txdwritehighaddresselsereg09=0x46;reg08=0x00;/readreg0b=length>>8;reg0a=length&0xFF;reg00=0x12;/write/txdwritehighaddresspageaddresslow/readcounthigh/readcountlow;dma,page0for(ii=4;ii<length+4;ii+)reg10=t

22、xdnet->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(reg00&0x04)=0)break;if(reg04&0x01)!=0)break;/表示发送成功reg00=0x3E;if(txd_buffer_select)reg04=0x40;/txdpacketstart;elsereg04=0x46;/txdpacketstart;reg06=length>>8;/highbytecounterreg05=length&0xFF;/lo

23、wbytecounterreg00=0x3E;/tosendpacket;bitrecv_packet(unionnetcard*rxdnet)/ne2000收包子程序unsignedchari;unsignedintii;unsignedcharbnry,curr;reg07=0xFF;bnry="reg03"page(1)；/bnrypagehaveread读页指针curr="reg07"/currwritepoint8019写页指针page(0);if(curr=0)return0;/读的过程出错bnry="bnry"+;if(

24、bnry>0x7F)bnry="0x4C"if(bnry!=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字节协议/在任何操作都最好返回page0page(0);reg09=bnry;reg08=0x00;reg0b=0x00;reg0a=18;reg00=0x0A;/readpageaddresshigh/readpageaddresslow/readcounthigh/readcountlow;/readdmafor(i=0;i<18;i+)rxdnet->bytes.bytebufi=reg10;i="rxdnet-">bytes.bytebuf3;/将长度字段的高低字节掉转rxdnet->bytes.bytebuf3=rxdnet->bytes.bytebuf2;rxdnet->bytes.bytebuf2=i;rxdnet->etherframe.length=rxdnet->etherframe.length-4;/去掉4个字节的CRC/表示读入的数据包有效if(rxdnet->bytes.bytebuf0&0x01)=0)|(rxdnet-&g