單片機驅動DM9000網卡芯片詳細調試過程
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4、驗證初始化中的各個函數。
本文引用地址：http://www.j9360.com/article/201610/310907.htm下面我們來看一下，上面所寫的初始化函數是否可用。以上我們寫好了三個函數，分別為
DM9000_init()，sendpacket()和receivepacket()，保存并命名為dm9000.c。既然我們要進行調試，當
然要有結果輸出，根據自己的處理器的情況寫一個串口程序，這些函數是學某個單片機的基礎，這里不
做詳細介紹，用到是時候會在函數里注釋一下。
接下來我們來寫個主函數，新建C文件，命名為mian.c，填寫如下函數：
void main(void)
{
unsigned int i;
unsigned char c;
uart0_init();//初始化串口，調試時用到
DM9000_init();//初始化網卡
print_regs();/*通過串口，將DM9000中的寄存器打印出來，顯示在超級終端上。此函數根據自己
的處理器進行修改，功能僅僅是讀DM9000寄存器dm9000_reg_read()，再通過串口打印出來而已*/
}
函數寫好，保存文件，連接硬件，連接網線到電腦上或局域網上，運行結果如下圖所示：
圖4 顯示寄存器值
這里首先檢查，各個控制寄存器是否是自己寫進去的值，在檢查狀態寄存器是否正確，其中主要要
看NSR寄存器的bit[5]是否為“1”，該位表示是否連接成功。本例中NSR的值為40H，括號里的數為對應
的十進制數。
下面我們將主函數改進一下，增加個中斷接收函數，查看是否能接收到數據。
void main(void)
{
unsigned int i;
unsigned char c;
uart0_init();//初始化串口，調試時用到
DM9000_init();//初始化網卡
/********************************************************************************/
/*這一部分要根據自己的處理器情況，將DM9000的INT引腳連接到處理器的外部中斷上，打開中斷*/
/********************************************************************************/
sendpacket(60);/*我事先已經在Buffer[]中存儲了ARP請求數據包，這里就直接發送了，以便接收
ARP應答包。大家可以先參考后面講的ARP協議，根據自己機器的情況，將數據事先存到Buffer[]中*/
while(1);//等待中斷
}
void int_issue(void) //中斷處理函數，需要根據自己的處理器進行設置
{
unsigned int i;
i = receivepacket(Buffer);//將數據讀取到Buffer中。
int_again :
if(i == 0)
{
return;
}
else
{
print_buffer();//將接收到的所有數據打印出來
while(1);//停止在這里等待觀察，注意：實際應用中是不允許停止在中斷中的。
}
/************************************************************************************/
/*這里加上這一段，目的是判斷中斷期間是否接收到其它數據包。有則加以處理。不加也完全可以*/
/* 根據自己的處理器，判斷處理器是否還處在中斷狀態，若是則進行如下操作，不是則跳過該段。*/
i = receivepacket(Buffer);
if(i != 0)
{
goto int_again;
}
/************************************************************************************/
}
編譯調試，運行結果如下：
圖5 接收數據包中的數據
這是一個ARP應答包，包含了我電腦上的MAC地址和局域網內的IP地址。反正我也不是啥重要人物，
這里就不保密了，呵呵。
如果一些順利，到這里對DM9000網卡芯片的初始化工作就完成了。如果出現問題，出現問題首先要
檢查寄存器的值是否正確。可以將DM9000中的寄存器打印出來，查看到底是哪里的問題。如果打印出的
值很混亂，在確保串口程序無誤的前提下，查看硬件連接，以及寄存器讀寫時序是否正確，重復調試幾
次查找原因。
三、ARP協議的實現
1、ARP協議原理簡述
ARP協議(Address Resolution Protocol 地址解析協議)，在局域網中，網絡中實際傳輸的是“
幀”，幀里面有目標主機的MAC地址。在以太網中，一個注意要和另一個主機進行直接通信，必須要知
道目標主機的MAC地址。這個MAC地址就是標識我們的網卡芯片唯一性的地址。但這個目標MAC地址是如
何獲得的呢?這就用到了我們這里講到的地址解析協議。所有“地址解析”，就是主機在發送幀前將目
標IP地址轉換成MAC地址的過程。ARP協議的基本功能就是通過目標設備的IP地址，查詢目標設備的MAC
地址，以保證通信的順利進行。所以在第一次通信前，我們知道目標機的IP地址，想要獲知目標機的
MAC地址，就要發送ARP報文(即ARP數據包)。它的傳輸過程簡單的說就是：我知道目標機的IP地址，
那么我就向網絡中所有的機器發送一個ARP請求，請求中有目標機的IP地址，請求的意思是目標機要是
收到了此請求，就把你的MAC地址告訴我。如果目標機不存在，那么此請求自然不會有人回應。若目標
機接收到了此請求，它就會發送一個ARP應答，這個應答是明確發給請求者的，應答中有MAC地址。我接
到了這個應答，我就知道了目標機的MAC地址，就可以進行以后的通信了。因為每次通信都要用到MAC地
址。
ARP報文被封裝在以太網幀頭部中傳輸，如圖為ARP請求報文的頭部格式。
圖6 用于以太網的ARP請求或應答分組格式
注意，以太網的傳輸存儲是“大端格式”，即先發送高字節后發送低字節。例如，兩個字節的數據
，先發送高8位后發送低8位。所以接收數據的時候要注意存儲順序。
整個報文分成兩部分，以太網首部和ARP請求/應答。下面挑重點講述。
“以太網目的地址”字段：若是發送ARP請求，應填寫廣播類型的MAC地址FF-FF-FF-FF-FF-FF，意思是
讓網絡上的所有機器接收到;
“幀類型”字段：填寫08-06表示次報文是ARP協議;
“硬件類型”字段：填寫00-01表示以太網地址，即MAC地址;
“協議類型”字段：填寫08-00表示IP，即通過IP地址查詢MAC地址;
“硬件地址長度”字段：MAC地址長度為6(以字節為單位);
“協議地址長度”字段：IP地址長度為4(以字節為單位);
“操作類型”字段：ARP數據包類型，0表示ARP請求，1表示ARP應答;
“目的以太網地址”字段：若是發送ARP請求，這里是需要目標機填充的。
2、ARP的處理程序
ARP協議原理很簡單，下面我們來編寫ARP協議的處理函數。新建文件命名為arp.c，填寫如下函數
：
unsigned char mac_addr[6] = {*，*，*，*，*，*};
unsigned char ip_addr[4] = { 192, 168, *, * };
unsigned char host_ip_addr[4] = { 192, 168, *, * };
unsigned char host_mac_addr[6]={ 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff };
unsigned char Buffer[1000];
uint16 packet_len;
/*這些全局變量，在前面將的文件中有些已經有過定義，這里要注意在前面加上“extern”關鍵字。“
*”應該根據自己的機器修改*/
#define HON(n) ((((uint16)((n) & 0xff)) << 8) | (((n) & 0xff00) >> 8))
/*此宏定義是將小端格式存儲的字(兩個字節)轉換成大端格式存儲*/
void arp_request(void) //發送ARP請求數據包
{
//以太網首部
memcpy(ARPBUF->ethhdr.d_mac, host_mac_addr, 6);
/*字符串拷貝函數，文件要包含頭文件。參數依次是，拷貝目標指針，拷貝數據源指針，拷
貝字符數*/
memcpy(ARPBUF->ethhdr.s_mac, mac_addr, 6);
ARPBUF->ethhdr.type = HON( 0x0806 );
/*小端格式的編譯器，可以用HON()宏來轉換成大端格式，如果你的編譯器是大端格式，直接填寫
0x0806即可*/
/*就是簡單的按照協議格式填充，以下同*/
//ARP首部
ARPBUF->hwtype = HON( 1 );
ARPBUF->protocol = HON( 0x0800 );
ARPBUF->hwlen = 6;
ARPBUF->protolen = 4;
ARPBUF->opcode = HON( 0 );
memcpy(ARPBUF->smac, mac_addr, 6);
memcpy(ARPBUF->sipaddr, ip_addr, 4);
memcpy(ARPBUF->dipaddr, host_ip_addr, 4);
packet_len = 42;//14+28=42
sendpacket( Buffer, packet_len );
}
注釋：ARPBUF的宏定義和ARP首部結構，在前面已經講過。同時注意執行該函數時中斷的處理。這里沒
作處理。
看上去很easy吧，下面函數實現接收ARP請求或接收ARP應答的處理。
unsigned char arp_process(void)//ARP接收函數，成功返回1，否則返回0
{
//簡單判斷ARP數據包有無損壞,有損壞則丟棄,不予處理
if( packet_len < 28 )//ARP數據長度為28字節為無效數據
{
return 0;
}
switch ( HON( ARPBUF->opcode ) )
{
case 0 : //處理ARP請求
if( ARPBUF->dipaddr[0] == ip_addr[0] &&
ARPBUF->dipaddr[1] == ip_addr[1] &&
ARPBUF->dipaddr[2] == ip_addr[2] &&
ARPBUF->dipaddr[3] == ip_addr[3] )//判斷是否是自己的IP，是否向自己詢問MAC地址
。
{
ARPBUF->opcode = HON( 2 );//設置為ARP應答
memcpy(ARPBUF->dmac, ARPBUF->smac, 6);
memcpy(ARPBUF->ethhdr.d_mac, ARPBUF->smac, 6);
memcpy(ARPBUF->smac, mac_addr, 6);
memcpy(ARPBUF->ethhdr.s_mac, mac_addr, 6);
memcpy(ARPBUF->dipaddr, ARPBUF->sipaddr, 4);
memcpy(ARPBUF->sipaddr, ip_addr, 4);
ARPBUF->ethhdr.type = HON( 0x0806 );
packet_len = 42;
sendpacket( Buffer, packet_len );//發送ARP數據包
return 1;
}
else
{
return 0;
}
break;
case 1 : //處理ARP應答
if( ARPBUF->dipaddr[0] == ip_addr[0] &&
ARPBUF->dipaddr[1] == ip_addr[1] &&
ARPBUF->dipaddr[2] == ip_addr[2] &&
ARPBUF->dipaddr[3] == ip_addr[3] )//再次判斷IP，是否是給自己的應答
{
memcpy(host_mac_addr, ARPBUF->smac, 6);//保存服務器MAC地址
return 1;
}
else
{
return 0;
}
break;
default ://不是ARP協議
return 0;
}
}
根據ARP協議格式看這兩個函數并不困難。于是我們又得到兩個函數：arp_request()和
arp_process()。
3、ARP程序調試
下面我們修改主函數和中斷處理函數。
將mian()函數中的“sendpacket(60);”語句換成“arp_request();”語句。
void int_issue(void) //中斷處理函數，需要根據自己的處理器進行設置
{
unsigned int i;
i = receivepacket(Buffer);//將數據讀取到Buffer中。
if(i == 0)
{
return;
}
else
{
i = arp_process();
if(i == 1)//判斷是否是ARP協議
print_hostmacaddr();//打印目標機的MAC地址，就是用串口打印host_mac_addr[]中的6
個字節
}
}
保存運行調試。
圖7 主機MAC地址
至此，關于DM9000的調試過程就完成了。之后我還調試了UDP通訊、TCP通訊等，主要是關于協議的
處理了，這里就不介紹了。有興趣的朋友可以參看《TCP/IP協議》第一卷，將會有很大幫助。希望這些
調試過程能為讀者或多火燒的提供些有用的信息，也歡迎大家和我一起討論。
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