RTL8019AS网络底层驱动程序设计成果

2023-11-20 理论教育版权反馈

【摘要】：RTL8019AS的驱动程序包括芯片的初始化程序，接收数据程序和发送数据程序。RTL8019AS有两块内部RAM，一块16KB的RAM，用来存储转发的数据；另一块为32B的RAM。由于RTL8019AS接收或发送是以页为单位的，因此即使某页没有完全填满数据，下一包数据也不能继续使用该页，只能使用新的页。接收数据后，在RTL8019AS中数据的存储格式如图9-14所示。

RTL8019AS的驱动程序包括芯片的初始化程序，接收数据程序和发送数据程序。该控制器收发数据以内部的RAM为核心。RTL8019AS有两块内部RAM，一块16KB的RAM，用来存储转发的数据；另一块为32B的RAM。16KB存储区是分页的，每256个字节称为一页，共有64页，程序设计中使用这块RAM存储接收或是发送数据包。由于RTL8019AS接收或发送是以页为单位的，因此即使某页没有完全填满数据，下一包数据也不能继续使用该页，只能使用新的页。并且数据是按页连续存放的，这16KB的RAM可由用户进行配置，一部分用来存放接收的数据包，一部分用来存储发送的数据包，但是地址不能交错。

用户通过DMA方式访问16KB的RAM，该RAM为双端口RAM。双端口是指由两套总线连接该RAM，控制器通过总线a对内部RAM进行DMA访问。为了区别主机和芯片两种访问，称这种访问为本地DMA访问；而由CPU通过总线b进行的RAM访问称为远程访问。用户不用担心两种访问会有冲突，芯片内部有防止冲突的仲裁机构。并且由于CPU一侧的远程访问操作要比本地DMA访问慢得多，所以不需要等待时序，可以和本地访问同时进行，互不影响。

驱动程序将已经封装好的待发送的数据按照指定的格式写入芯片，并启动发送命令，数据被发送出去。同样芯片接收到物理信号后将其还原成数据，按照一定的格式，存入RAM中并通知主程序，下面详细讲解驱动程序。

1.RTL8019AS的初始化

完成复位之后，要对RTL8019AS的工作参数进行设置，以使网卡开始工作。主要的设置内容为：pstart接收缓冲区的起始地址；pstop接收缓冲区的结束页地址；bnry指向最后一个已经读取的页；curr指向当前的接收结束页地址。在设置寄存器的时候，应先使其在停止模式，然后设置。

2.发送数据程序

作为一个集成的以太网芯片，数据的发送校验，总线数据包的碰撞检测与避免是由芯片自己完成的。先将数据按照图9-13所示的格式放入RAM中，设定发送数据的起始页地址和发送的长度，然后填写发送命令，芯片会自动地将数据转化为物理帧格式在物理信道上传输，同时发送的结果会写入状态寄存器。可以通过查询该寄存器判断数据是否成功发送出去，以便进行后续处理。由于该芯片寄存器分为4页，因此对某一寄存器进行操作的时候，首先要明确寄存器所属的页，并选中该页，然后进行相应的操作。主要操作如下：

1）长度判断。因为以太网报文要求最小字节数为60，所以在发送报文前要判断报文长度是否符合标准。若长度过小则添加字段，不能小于最小长度，而最大报文长度则由上层应用控制。

2）选定发送缓冲区。在初始化的时候，系统定义了两个发送缓冲区，当一个缓冲区正在发送数据的时候，如果还有数据需要发送，可以先把数据转移到第二个发送缓冲区中，这样当第一个发送完毕之后，可以立即发送第二个缓冲区中的数据，提高发送效率。

3）设置发送字节长度。

4）复制数据。将数据复制到RTL8019AS发送缓冲区，即芯片内部RAM中。

5）发送报文。发送报文时先判断上一个数据报文是否发送完毕，若没有发送完毕则等待或重发，否则发送当前报文。

发送数据时的数据填充格式如图9-13所示。

图9-13 发送数据时的数据填充格式

3.接收数据程序

当数据到来的时候，芯片会将物理信号翻译为数据，然后将数据按照图9-14所示的格式放入预先设置的RAM中，主程序通过查询或是接收中断的方式得知有新的数据到来。数据接收到之后，会放到由pstart和pstop两个寄存器所限定的循环列队中，数据的读写受指针curr和bnry的控制，芯片写完接收缓冲区一页，自动的使curr递增；bnry要由用户来操作，每从RAM中取走一页数据，将bnry递减，并写到bnry中。curr和bnry主要用来控制缓冲区中数据的存取，如果curr=bnry+1时，表示没有接收到数据包；当上述条件不成立时，表示接收到新的数据包，然后读取数据包，直到上述条件成立时，表示所有的数据包已经读完，此时停止读取数据包。在初始化的时候使curr=bnry+1。注意，当curr递增到pstop时，将curr置为环形接收区的首页pstart。同样，当bnry加到最后的空页pstop时，同样要手动将bnry变为第一个接收页pstart。这样就可以组成一个循环的数据接收区。接收数据后，在RTL8019AS中数据的存储格式如图9-14所示。