网卡概述

OK6410开发板上集成一个100M以太网接口，通过DM9000AE芯片来扩展。在开发过程中，以太网可以用来进行下载镜像，挂载NFS文件系统，或是开发网络应用程序等。使用时，如果是直接连接PC机网口，一般使用交叉网线，而通过交换机或路由器进行连接时，则使用直通网线。

网卡本身工作在OSI七层模型中的最低两层：物理层和数据链接路层。这两层之上是网络层，对应的主要协议是IP协议和ARP协议，网卡即是把来自于网络层的数据进行封装，按照数据链接路层的要求加上MAC地址和对应的协议类型及校验字段，然后从网卡物理接口上发出去。所以在使用网卡发送收发数据时，每个层的封装都需要自己来组装，典型的以太网封装包括以太网头，IP头，UDP或TCP头，然后才是用户数据。在这一点上和原始套接字是类似的，在使用原始套接字时，用户也需要自己组装数据包，然后指定一个网络接口进行发送数据。

网卡一般由PHY芯片和MAC芯片两大部分组成，它们之间通过MII(介质独立接口)进行连接和通信。PHY和MAC一般是独立的，但也可以集成在一块芯片内部，比如DM9000AE芯片就是把PHY和MAC集成在一起的。关于MAC/PHY/MII的介绍在这篇帖子有比较详细的介绍关于网卡及MAC和PHY的区别，讲的比较清楚（转帖）.总得来说就是，MAC用于将上层的数据包组装成符合数据链路层格式的帧，比如控制帧的大小，添加源MAC地址和目的MAC地址，添加校验信息等，然后PHY负责将这个帧从物理接口上发出去，具体的物理接口可以是以太网口，光纤接口，或是无线网络接口等。网卡的实质就是MAC通过MII控制PHY的过程。

DM9000初始化

这部分需要同时阅读DM9000的Datasheet和Application Note。DM9000的初始化包含内存bank的配置，芯片初始化，填充MAC地址，以及使能芯片工作等。所有的配置都是通过填充DM9000的相关寄存器内容来完成的，而DM9000是一块单独的芯片，并不在ARM主芯片的内部，所以填写这些寄存器只能通过DM9000提供的两个寄存器端口来完成。这两个端口需要通过DM9000的电路连接来确定，一个用于传输DM9000内部寄存器的地址，另一个则用于读写数据。

具体的初始化流程可以参考UBOOT中DM9000的驱动部分，以下是可用的初始化代码：

void eth_init()
{
    int i, oft;
    u32 ID;

    /*内存bank初始化，DM9000使用内存bank1*/
    cs_init();

    /*复位设备*/
    dm9000_reset();
    
    /*查找DM9000设备ID*/
    ID = get_DM9000_ID();
    if(ID != DM9000_ID)
    {
        printf("not found the dm9000 ID:%x\r\n",ID);
        return;
    }
    printf("Found DM9000 ID:%X at address %x !\r\n", ID,  DM9000_BASE);
    
    /* Program operating register, only internal phy supported */
    DM9000_iow(DM9000_NCR, 0x0);
    /* TX Polling clear */
    DM9000_iow(DM9000_TCR, 0);
    /* Less 3Kb, 200us */
    DM9000_iow(DM9000_BPTR, BPTR_BPHW(3) | BPTR_JPT_600US);
    /* Flow Control : High/Low Water */
    DM9000_iow(DM9000_FCTR, FCTR_HWOT(3) | FCTR_LWOT(8));
    /* SH FIXME: This looks strange! Flow Control */
    DM9000_iow(DM9000_FCR, 0x0);
    /* Special Mode */
    DM9000_iow(DM9000_SMCR, 0);
    /* clear TX status */
    DM9000_iow(DM9000_NSR, NSR_WAKEST | NSR_TX2END | NSR_TX1END);
    /* Clear interrupt status */
    DM9000_iow(DM9000_ISR, ISR_ROOS | ISR_ROS | ISR_PTS | ISR_PRS);

    /*填充MAC地址*/
    /* fill device MAC address registers */
    for (i = 0, oft = DM9000_PAR; i < 6; i++, oft++)
        DM9000_iow(oft, mac_addr[i]);
    for (i = 0, oft = 0x16; i < 8; i++, oft++)
        DM9000_iow(oft, 0);  /*将广播地址设为0，避免接收多播和广播包*/
    
    /*激活DM9000*/
    /* RX enable */
    DM9000_iow(DM9000_RCR, RCR_DIS_LONG | RCR_DIS_CRC | RCR_RXEN);
    /* Enable TX/RX interrupt mask */
    DM9000_iow(DM9000_IMR, IMR_PAR);

    return;
}

DM9000数据收发

DM9000数据收发函数同样参考UBOOT进行设计。注意一点，DM9000的收发都可以产生外部中断，我们可能会理所当然地使用中断来简化程序的设计，但实际使用中，uboot代码并未使用这些中断，而是用轮询的方式进行数据的收发（相关的UBOOT函数是NetLoop）。这样的设计是为了减轻系统的负担，因为使用中断的话，任何到来的数据包都需要处理，这对于CPU来说其实是不必的。正确的操作方式是，只在有网络需求的时候才进行网络收发，没有网络需要时则将网卡关闭。这时使用轮询的优点就体现出来了，以UBOOT内的tftp下载实现为例，UBOOT输入tftp进行下载时，首先执行DM9000初始化函数，打开网卡，然后发送tftp请求，接下来进入一个for(;;)循环，使用轮询的方式进行tftp数据包的接收，每接收一个就进行一次响应，直到最后一个包完成，然后设置相关的标志位，for循环内部检测到这个标志位后即跳出循环，最后关闭网卡。

int eth_send(void *packet, u32 length)
{
    /*禁止中断*/
    DM9000_iow(DM9000_IMR, 0x80);
    //DM9000_iow(DM9000_ISR, IMR_PTM); /* Clear Tx bit in ISR */

    /*写入发送数据的长度*/
    /* Set TX length to DM9000 */
    DM9000_iow(DM9000_TXPLL, length & 0xff);
    DM9000_iow(DM9000_TXPLH, (length >> 8) & 0xff);

    /*写入要发送的数据*/
    /* Move data to DM9000 TX RAM */
    DM9000_outb(DM9000_MWCMD, DM9000_IO); /* Prepare for TX-data */
    /* push the data to the TX-fifo */
    dm9000_outblk_16bit(packet, length);
   
    /*启动发送*/
    /* Issue TX polling command */
    DM9000_iow(DM9000_TCR, TCR_TXREQ); /* Cleared after TX complete */

    /*等待发送结束*/
    while(1)
    {
        u8 status = DM9000_ior(DM9000_TCR);
        //printf("sending data...\r\n");
        if(!(status & 0x1))
            break;
    }

    /*清除发送状态*/
    DM9000_iow(DM9000_NSR, 0x2c);
    //DM9000_iow(DM9000_ISR, IMR_PTM); /* Clear Tx bit in ISR */

    /*恢复中断*/
    DM9000_iow(DM9000_IMR, 0x81);
    //printf("eth_send done\r\n");
    return 1;
}


u16 eth_rx(void)
{
    u16 status,len;
    u16 tmp;
    u32 i;
    u8 ready = 0;
    

    /*判断是否中断，如果产生则清除中断*/
    if (DM9000_ior(DM9000_ISR) & 0x01) /* Rx-ISR bit must be set. */
    {
        DM9000_iow(DM9000_ISR, 0x01);
    }
    else
    {
        return 0;
    }

    /*空读*/
    DM9000_outb(DM9000_MRCMDX, DM9000_IO);
    ready = DM9000_inw(DM9000_DATA);
    //ready = DM9000_ior(DM9000_MRCMDX);    /* Dummy read */
    if((ready & 0x01) != 0x01)
    {
        DM9000_outb(DM9000_MRCMDX, DM9000_IO);
        ready = DM9000_inw(DM9000_DATA);
        //ready = DM9000_ior(DM9000_MRCMDX);    /* Dummy read */
        if((ready & 0x01) != 0x01)
        {
            printf("dummy read error\r\n");
            return 0;
        }
    }

    /*读取状态*/
    //status = DM9000_ior(DM9000_MRCMD);
    DM9000_outb(DM9000_MRCMD, DM9000_IO);
    status = DM9000_inw(DM9000_DATA);

    /*读取包的长度*/
    //len = DM9000_ior(DM9000_MRCMD);
    DM9000_outb(DM9000_MRCMD, DM9000_IO);
    len = DM9000_inw(DM9000_DATA);
    //printf("packet length:%d\r\n", len);

    if((status & 0xbf00) || (len < 0x40) || (len > DM9000_PKT_MAX))
    {
        if (status & 0x100) 
        {
            printf("rx fifo error\n");
        }
        if (status & 0x200) {
            printf("rx crc error\n");
        }
        if (status & 0x8000) {
            printf("rx length error\n");
        }
        if (len > DM9000_PKT_MAX) {
            printf("rx length too big\n");
            //dm9000_reset();
        }
    }

    for(i = 0; i < len; i +=2)
    {
        tmp = DM9000_inw(DM9000_DATA);
        buffer[i] = tmp & 0xff;
        buffer[i+1] = (tmp>>8) & 0xff;
    }

    net_receive(&buffer[0], len);/*内含对数据包的解析，比如判断是IP包或是ARP包，然后交由各自的函数进行处理*/

    return len;
}

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