2 基于DSP的網絡通信程序設計

如果基于網絡操作系統，用戶可以利用一些軟件對網絡操作系統的支持，很容易地編寫出優秀的網絡通信程序，但這些程序必須依附于網絡操作系統。而在 DSP環境下，必須深入了解網絡接口控制器（NIC）的工作原理[2]，通過對網絡直接編程，實現局域網內任意站點之間的通信而完全拋開網絡操作系統。

DSP對網卡的通信過程控制就是DSP對DP8390中各種寄存器進行編程控制，完成數據分組的正確發送和接收。DP8390的所有內部寄存器都是 8位，映像到4個頁面。每個頁面有16個可供讀寫的寄存器地址（RA=00H～0fH）。頁面的選擇由命令寄存器CA控制。第0頁寄存器用于收發過程，第 1頁寄存器主要用于DP8390的初始化，第2頁寄存器則用于環路診斷。DSP對寄存器的操作是將寄存器作為DSP的端口設備，其實際物理端口地址（PPA）為網卡基本I/O端口地址（BIOA）與寄存器地址（RA）之和（即PPA=BIOA+RA）。應注意的是，PPA與寄存器間并不存在一一對應關系，對PPA的讀操作與寫操作并不一定是對同一寄存器進行的，這種情況在第0頁尤其明顯。用戶數據分組在DSP和網卡交互是通過網卡的數據端口實現的，既可以用DMA方式也可以用PIO方式讀入數據分組或將數據分組送至網卡RAM緩沖區。在本系統中，DSP采用DMA方式對網卡進行數據讀寫。網卡的數據端口地址（NDPA）為網卡基本I/O地址（BIOA）加偏移地址10H（即NDPA=BIOA+10H）。

網卡通信過程控制可分為網卡初始化、接收控制和發送控制。下面分別予以討論。

2.1 網卡初始化

網卡初始化的主要任務是設置所需的寄存器狀態，確定發送和接收條件，并對網卡緩沖區RAM進行劃分，建立接收和發送緩沖環。具體過程請參閱參考文獻 [2]。需要說明的是，每一塊網卡被賦予一個物理地址，以便通信站點的標識。這個物理地址存在網卡的PROM（存儲地址為0000～0005H）六個單元中，在網卡初始化時，通過遠程DMA讀入DSP內存中，并送入網卡物理地址寄存器。在一步的意義在于：一方面，如果能正確讀出網卡的物理地址，則說明網卡硬件基本沒有問題，網卡的上電復位和DSP對網卡的初始化順利通過；另一方面，這個物理地址可以用于DSP網絡系統中的點名、包的過濾丟棄等服務，也就是說，在鏈路層根據數據幀攜帶的源地址和目的地址確定數據報從哪里來，是否接收或丟棄。網卡初始化時另一個重要的工作就是接收緩沖環的設置，為了有效利用緩沖區，NIC將接收緩沖區RAM構成環形緩沖結構，如圖2所示。

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接收緩沖區RAM分成多個256字節的緩沖區，N個（N最大為256）這樣的緩沖區通過指針控制鏈接成一條邏輯上的緩沖環。緩沖環的開始頁面地址存入 PSTART寄存器，環頁面結束地址存入PSTOP寄存器。PSTART和PSTOP確定了接收緩沖環的大小和邊界。為便于緩沖環讀寫操作，還需要2個指針：當前頁面指針CURR和邊界指針BNRY。CURR確定下一包放在何處，起著緩沖環寫頁面指針作用；BNRY指向未經DSP取走處理最早到達的數據包起始頁面，新接收的數據包不可將其覆蓋，起著緩沖環讀頁面指針的作用。也就是說，CURR可以告訴用戶網卡接收的數據分組當前放到了什么位置，而BNRY 則用于確定DSP讀緩沖環到了什么地方。由于接收緩沖區為環形結構，BNRY和CURR相等時，環緩沖區可能滿也可能空。為了使NIC能辨別這兩種狀態，規定當BNRY等于CURR時，才認為環緩沖區滿；當緩沖區空時，CURR比BNRY指針值大1。因此，初始化時設置：BNRY=PSTART，CURR=PSTART+1。這時讀寫指針不一致，為了保證正確的讀寫操作，引入一軟件指針NEXTPK指示下一包起始頁面。顯然，初始化時NEXTPK=CURR。這時，緩沖環的讀指針對NEXTPK，而BNRY只是存儲分組緩沖區的起始頁面邊界指示，其值為 NEXTPK-1。

2.2 接收控制過程

DSP完成對DP8390的初始化后，網卡就處于接收狀態，一旦收到分組，就自動執行本地DMA，將NIC中FIFO數據送入接收緩沖環，然后向主機申請“數據分組接收到”中斷請求。DSP如果響應中斷，則啟動網卡遠程DMA讀，將網卡緩沖區中的數據分組讀入學生機存儲區，然后對接收緩沖環 CURR、NEXTPK、BNRY指針內容進行修改，以便網卡能從網上正確接收后續分組。DSP響應網卡接收中斷后，接收控制過程如下：

①設置遠程DMA的起始地址；RSAR0=00H，RSAR1=Nextpk。

②設置遠程DMA操作的字節數，這個長度在46～1500字節范圍內根據具體要求自己確定。

③0AH送命令寄存器CR，啟動遠程DMA讀。

④從網卡數據端口依序讀入數據分組，注意，最先讀入的4字節非數據分組內容，第1字節為接收狀態，第2字節為下一包頁地址指針，3與4字節為接收字節數。第2字節內容應該送入Nextpk，其它字節根據用戶要求處理。

⑤修改邊界指針BNRY=Nextpk-1。

⑥清除遠程DMA字節數寄存器RBCR0和RBCR1。