FPGA控制DM9000A進行以太網數據收發的Verilog實現
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DM9000A簡介
主要特點
DM9000A實現以太網媒體介質訪問層(MAC)和物理層(PHY)的功能，包括MAC數據幀的組裝／拆分與收發、地址識別、CRC編碼／校驗、MLT-3編碼器、接收噪聲抑制、輸出脈沖成形、超時重傳、鏈路完整性測試、信號極性檢測與糾正等。
工作原理
DM9000A可以和微處理器以8位或16位的總線方式連接，并可根據需要以單工或全雙工等模式運行。在系統上電時，處理器通過總線配置DM9000A內的網絡控制寄存器(NCR)、中斷寄存器(ISR)等，以完成DM9000A的初始化。隨后，DM9000A進人數據收發等待狀態。
當處理器要向以太網發送數據幀時，先將數據打包成UDP或IP數據包，并通過8位或16位總線逐字節發送到DM9000A的數據發送緩存中，然后將數據長度等信息填充到DM9000A的相應寄存器內，隨后發送使能命令，DM9000A將緩存的數據和數據幀信息進行MAC組幀，并發送出去。
當DM9000A接收到外部網絡送來的以太網數據時，首先檢測數據幀的合法性，如果幀頭標志有誤或存在CRC校驗錯誤，則將該幀數據丟棄，否則將數據幀緩存到內部RAM，并通過中斷標志位通知處理器，處理器收到中斷后將DM9000A接收RAM的數據讀出進行處理。
DM9000A自動檢測網絡連接情況，根據網速設定內部的數據收發速率是10Mbps或100Mbps。同時，DM9000A還能根據RJ45接口是采用對等還是交叉連接方式而改變數據收發引腳的方向，因此，無論外部網線采用對等還是交叉方式，系統均能正常通信。
基于FPGA和DM9000A的網絡接口設計與實現
下面給出DM9000A與FPGA的硬件設計和軟件配置方法。FPGA啟動以太網發送程序，將解調數據發送到DM9000A，完成數據發送過程。在接收方向，網絡工作站把控制指令按照一定的幀格式組幀發送到以太網，DM9000A接收到發給自己的以太網幀并通知FPGA啟動以太網接收程序，FPGA將相應的數據從DM9000A的接收FIFO讀出。
與FPGA的數據接口和控制接口
DM9000A的外部總線符合ISA標準。可通過ISA總線直接與FPGA無縫連接。其硬件連接原理如圖1所示。
初始化模塊
DM9000A正常工作需要在上電后對內部寄存器進行初始化，該過程通過FPGA對DM9000A外部控制總線和數據總線的讀寫操作完成。具體流程如下所示：
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