以太網(wǎng)控制器ENC28J60原理

ID:185391 · 發(fā)表于 2017-4-1 15:56

NC28j60是帶有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)串行外設(shè)接口（serial peripheral interface spi）的獨(dú)立以太網(wǎng)控制器

它符合IEEE 802.3的全部規(guī)范，采用了一系列包過濾機(jī)制以對傳入數(shù)據(jù)包進(jìn)行限制；

它還提供了一個(gè)內(nèi)部DMA模塊，以實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐和硬件支持的IP校驗(yàn)和計(jì)算。與主控制器的通信通過兩個(gè)中斷引腳和SPI 實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)10 Mb/s。兩個(gè)專用的引腳用于連接LED，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)狀態(tài)指示。

1、支持全雙工和半雙工模式。

2、SPI接口可達(dá)10Mbps。

3、可配置的接收和發(fā)送緩沖區(qū)大小。

4、TTL電平輸入。

ENC28J60在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)包時(shí)由以下幾點(diǎn)值得關(guān)注：

首先，ENC28J60具有一個(gè)接收過濾器可以丟棄或接收具有組播、廣播或單播目標(biāo)地址的數(shù)據(jù)包。

其次，在數(shù)據(jù)字段處：

以太網(wǎng)數(shù)據(jù)字段的長度可以在0-1500字節(jié)之間變換，超過這一范圍的數(shù)據(jù)包是違反以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的，這些包將會被大多數(shù)以太網(wǎng)節(jié)點(diǎn)丟棄。若設(shè)置ENC28J60的巨大幀使能位為1，可以發(fā)送和接收超大規(guī)格數(shù)據(jù)包。

在數(shù)據(jù)域中的填充字段是在數(shù)據(jù)字段小于46字節(jié)時(shí)起填充作用。ENC28J60在發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，會自動(dòng)填充0。ENC28J60在接收時(shí)自動(dòng)拒絕小于18字節(jié)的數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)填充亦可由主控芯片來配置。

最后，在CRC處：

ENC28J60在接收數(shù)據(jù)包時(shí)將檢查每個(gè)傳入數(shù)據(jù)包的CRC，通過檢測ERXFCON.CRCEN位來判斷輸入數(shù)據(jù)包的CRC是否正確。ENC28J60在發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，將自動(dòng)生成一個(gè)有效的CRC并發(fā)送它。發(fā)送數(shù)據(jù)包的CRC亦可由主控芯片來提供。

ENC28J60存儲器構(gòu)成

ENC28J60的存儲器分為三種：控制寄存器、以太網(wǎng)緩沖寄存器、PHY寄存器。

控制寄存器用于進(jìn)行ENC28J60的配置、控制和狀態(tài)獲取，可通過SPI接口直接讀寫控制寄存器。

ENC28J60的控制寄存器通常分為ETH、MAC和MII三組寄存器，其中“E”開頭的為ETH組，“MA”開頭的寄存器屬于MAC組，“MI”開頭的屬于MII組。

以太網(wǎng)緩沖寄存器包含一個(gè)供以太網(wǎng)控制器使用的發(fā)送和接收存儲空間，可通過SPI接口對該存儲空間的容量進(jìn)行編程，只可通過讀寫緩沖器的SPI指令來訪問以太網(wǎng)緩沖器。

PHY寄存器用于進(jìn)行PHY模塊的配置、控制和狀態(tài)獲取，不可以通過SPI接口直接訪問這些寄存器，只可通過MAC中的MII訪問這些寄存器。

ENC28J60存儲器結(jié)構(gòu)圖如下：

ENC28J60的寄存器很多，操作這些寄存器需要一個(gè)良好的代碼組織工作。在AVRNET項(xiàng)目中，把ENC28J60的驅(qū)動(dòng)分解成ENC28J60.h文件和ENC28J60.c文件。H文件中主要描述ENC28J60寄存器的基本定義，而C文件主要實(shí)現(xiàn)了這些寄存器的操作。

控制寄存器被分布在4個(gè)不同的bank中，也就是說存在地址相同的寄存器，但是這些寄存器卻位于不同的分區(qū)中，在操作寄存器之前必須選中正確的bank。

雖然存在4個(gè)bank，但是有5個(gè)寄存器在4個(gè)bank的位置相同，它們是EIE、EIR、ESTAT、ECON1、ECON2。不言而喻，這5個(gè)寄存器將會非常重要。

AVRNET項(xiàng)目中，寄存器被定義成8位長度，而這8位長度包含了三個(gè)部分，地址bit7(最高位)用以區(qū)分PHY和MAC寄存器；地址bit6和bit5用以區(qū)分BANK，2位空間正好區(qū)分4個(gè)BANK；地址的最后5位才是寄存器的地址。通過這種方式就可以區(qū)分所有的寄存器了。列舉了幾行代碼。由于頭文件很長，所以不全部列出。

// bank0 寄存器

#define ERDPTL (0x00|0x00)

#define ERDPTH (0x01|0x00)

#define EWRPTL (0x02|0x00)

// bank1 寄存器

#define EHT0 (0x00|0x20)

#define EHT1 (0x01|0x20)

#define EHT2 (0x02|0x20)

// bank2 寄存器

#define MACON1 (0x00|0x40|0x80)

#define MACON2 (0x01|0x40|0x80)

#define MACON3 (0x02|0x40|0x80)

//bank3 寄存器

#define MAADR1 (0x00|0x60|0x80)

#define MAADR0 (0x01|0x60|0x80)

#define MAADR3 (0x02|0x60|0x80)

例如ERDPTH為位于BANK0的以太網(wǎng)寄存器，第一個(gè)數(shù)字0x01代表BANK0中的地址，該地址為0x01，第二個(gè)數(shù)字0x00代表BANK編號，該編號為0，意味第0個(gè)BANK；EHT1為位于BANK1中的控制寄存器，第二個(gè)0x20代表BANK地址為1，請注意由于BANK編號被保存在bit6和bit5，所以此處為0x20，絕不是0x10；MACON2為位于bank2的以太網(wǎng)寄存器，第一個(gè)數(shù)字0x01代表在該BANK中的寄存器地址，第二個(gè)數(shù)字0x40代表BANK編號，而第三個(gè)數(shù)字0x80代表該寄存器為以太網(wǎng)寄存器或是PHY寄存器，這些寄存器的操作和控制寄存器有區(qū)別。

為了方便寄存器操作，h文件中還定義了寄存器地址操作的掩碼，簡單而言就是需要查看哪些位，不需要查看哪些位。

/* 寄存器地址掩碼 */

#defineADDR_MASK 0x1F

/* 存儲區(qū)域掩碼 */

#defineBANK_MASK 0x60

/* MAC和MII寄存器掩碼*/

#defineSPRD_MASK 0x80

另外還有比較特殊的5個(gè)控制寄存器，EIE，EIR，ESTAT，ECON2和ECON1

/* 關(guān)鍵寄存器 */

#defineEIE 0x1B

#defineEIR 0x1C

#defineESTAT 0x1D

#defineECON2 0x1E

#defineECON1 0x1F

2.2 寄存器操作命令

寄存器操作命令也可稱為寄存器操作碼。為了實(shí)現(xiàn)寄存器的操作，ENC28J60定義了6+1個(gè)寄存器操作命令(操作碼)。操作相關(guān)寄存器至少有讀寄存器命令，寫寄存器命令；發(fā)送或接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)則必有寫緩沖區(qū)命令或讀緩沖區(qū)命令；為了加快操作，對于某些控制寄存器而言還可以有置位或者清零某位的命令；最后加上一個(gè)軟件復(fù)位命令，錦上添花。

1. /* 讀控制寄存器 */

2. #define ENC28J60_READ_CTRL_REG 0x00

3. /* 讀緩沖區(qū) */

4. #define ENC28J60_READ_BUF_MEM 0x3A

5. /* 寫控制寄存器 */

6. #define ENC28J60_WRITE_CTRL_REG 0x40

7. /* 寫緩沖區(qū) */

8. #define ENC28J60_WRITE_BUF_MEM 0x7A

9. /* 位域置位 */

10. #define ENC28J60_BIT_FIELD_SET 0x80

11. /* 位域清零 */

12. #define ENC28J60_BIT_FIELD_CLR 0xA0

13. /* 系統(tǒng)復(fù)位 */

14. #define ENC28J60_SOFT_RESET 0xFF

本帖最后由 xukai871105 于2013-2-10 19:34 編輯

1前言
嵌入式以太網(wǎng)開發(fā)，可以分為兩個(gè)部分，一個(gè)是以太網(wǎng)收發(fā)芯片的使用，一個(gè)是嵌入式以太網(wǎng)協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)。以太網(wǎng)收發(fā)芯片的使用要比串口收發(fā)芯片的使用復(fù)雜的多，市面上流通比較廣泛的以太網(wǎng)收發(fā)芯片種類還不少，有SPI接口的ENC28J60，也有并口形式的RTL8019S，CS8900A等。嵌入式以太網(wǎng)協(xié)議棧有著名的uIP協(xié)議棧，Lwip協(xié)議棧，還有其他嵌入式高手開發(fā)的協(xié)議棧。無論是硬件還是軟件，都無法分出高下，適合項(xiàng)目需求的才是最好的。
1.1 寫作理由
      在前言的最后，再說明一下我寫作的理由。以前從淘寶上購買過ENC28J60，店家信誓旦旦地說能提供51 AVRLPC STM32等多個(gè)平臺的代碼，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)網(wǎng)頁控制LED。頭腦一熱買了回來，買回來才發(fā)現(xiàn)，店家提供的資料零零散散，非常難懂，雖然不貴僅僅需要40多元，現(xiàn)在只需要20多元。但是總感覺有欺騙的嫌疑，這也可以映射出中國人做技術(shù)買賣的原則，產(chǎn)品多是實(shí)物而非服務(wù)。幾經(jīng)周轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)原來這些ENC28J60的代碼都出自一個(gè)地方——AVRNET，源自老外的一個(gè)開源項(xiàng)目。把最原始的代碼拿來細(xì)細(xì)品味，以太網(wǎng)協(xié)議就不那么神秘了。在這里說一下ENC28J60的使用，熟悉了ENC28J60的驅(qū)動(dòng)可以分幾步走。第一步，通過ENC28J60移植uIP或者lwIP協(xié)議棧，實(shí)現(xiàn)TCP或是UDP通信，第二，順著AVRNET項(xiàng)目走，實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的web服務(wù)器，運(yùn)行靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁。嵌入式以太網(wǎng)和計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)開發(fā)不同，對于TCP通信而言沒有windwossocke用，對于網(wǎng)頁編程而言也沒有ISS或PHP，所示實(shí)現(xiàn)起來會比較麻煩，但是也非常有樂趣。
1.2 平臺說明
硬件平臺Atmega32 + proteus 7.10+WinPcap
編譯平臺 AVRStudio 6
      關(guān)于硬件平臺，由于AVRNET項(xiàng)目采用ATmega32，分析的時(shí)候也采用Atmega32。就ENC28J60而言，對于其他的平臺，例如STM32或是MSP而言只需要修改SPI操作即可。由于沒有硬件平臺，所以使用proteus仿真，注意仿真以太網(wǎng)是proteus需要安裝WinPcap。
      關(guān)于編譯平臺，AVRNET項(xiàng)目使用的是AVRStdui 4.XX。這個(gè)版本稍顯老舊，我就進(jìn)行了相關(guān)修改，在AVRStudio 6中重新編譯，并修正了幾個(gè)錯(cuò)誤。當(dāng)然其他的編譯平臺也適用。
      總結(jié)一句，平臺選用原則——“求同存異”。
1.3 資料準(zhǔn)備
      以太網(wǎng)開發(fā)是非常復(fù)雜的工作，在開始之前最好先大致瀏覽一些ENC28J60的使用手冊，MICROCHIP可以下載，中文版本閱讀非常方便。除此之外，需要認(rèn)真閱讀TCPIP相關(guān)知識，推薦一本圖書《嵌入式InternetTCP/IP基礎(chǔ)、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用》。
      嵌入式開發(fā)總是一個(gè)反復(fù)借鑒的過程。該部分代碼參考了AVRNET項(xiàng)目和奮斗開發(fā)板的相關(guān)范例。
2寄存器和寄存器操作

ENC28J60的寄存器很多，操作這些寄存器需要一個(gè)良好的代碼組織工作。在AVRNET項(xiàng)目中，把ENC28J60的驅(qū)動(dòng)分解成ENC28J60.h文件和ENC28J60.c文件。H文件中主要描述ENC28J60寄存器的基本定義，而C文件主要實(shí)現(xiàn)了這些寄存器的操作。

2.1寄存器定義

首先分析一下ENC28J60頭文件。閱讀數(shù)據(jù)手冊之后，會發(fā)現(xiàn)ENC28J60寄存器數(shù)量較多，通過分析和整理，操作ENC28J60的寄存器需要注意以下3點(diǎn)。

(1) 共有三種不同形式的寄存器——控制寄存器，以太網(wǎng)寄存器 和PHY寄存器，不同的寄存器以不同的字母開頭，以E、 MA和MI加以區(qū)分。操作這三種不同的寄存器需要不同的組合命令。

(2) 寄存器被分布在4個(gè)不同的bank中，也就是說存在地址相同的寄存器，但是這些寄存器卻位于不同的分區(qū)中，在操作寄存器之前必須選中正確的bank。

(3) 雖然存在4個(gè)bank，但是有5個(gè)寄存器在4個(gè)bank的位置相同，它們是EIE、EIR、ESTAT、ECON1、ECON2。不言而喻，這5個(gè)寄存器將會非常重要。

AVRNET項(xiàng)目中，寄存器被定義成8位長度，而這8位長度包含了三個(gè)部分，地址bit7(最高位)用以區(qū)分PHY和MAC寄存器；地址bit6和bit5用以區(qū)分BANK，2位空間正好區(qū)分4個(gè)BANK；地址的最后5位才是寄存器的地址。通過這種方式就可以區(qū)分所有的寄存器了。列舉了幾行代碼。由于頭文件很長，所以不全部列出。

//bank0 寄存器

#define ERDPTL (0x00|0x00)

#define ERDPTH (0x01|0x00)

#define EWRPTL (0x02|0x00)

//bank1 寄存器

#define EHT0 (0x00|0x20)

#define EHT1 (0x01|0x20)

#define EHT2 (0x02|0x20)

//bank2 寄存器

#define MACON1 (0x00|0x40|0x80)

#define MACON2 (0x01|0x40|0x80)

#define MACON3 (0x02|0x40|0x80)

//bank3 寄存器

#define MAADR1 (0x00|0x60|0x80)

#define MAADR0 (0x01|0x60|0x80)

#define MAADR3 (0x02|0x60|0x80)

例如ERDPTH為位于BANK0的以太網(wǎng)寄存器，第一個(gè)數(shù)字0x01代表BANK0中的地址，該地址為0x01，第二個(gè)數(shù)字0x00代表BANK編號，該編號為0，意味第0個(gè)BANK；EHT1為位于BANK1中的控制寄存器，第二個(gè)0x20代表BANK地址為1，請注意由于BANK編號被保存在bit6和bit5，所以此處為0x20，絕不是0x10；MACON2為位于bank2的以太網(wǎng)寄存器，第一個(gè)數(shù)字0x01代表在該BANK中的寄存器地址，第二個(gè)數(shù)字0x40代表BANK編號，而第三個(gè)數(shù)字0x80代表該寄存器為以太網(wǎng)寄存器或是PHY寄存器，這些寄存器的操作和控制寄存器有區(qū)別。

為了方便寄存器操作，h文件中還定義了寄存器地址操作的掩碼，簡單而言就是需要查看哪些位，不需要查看哪些位。

/* 寄存器地址掩碼 */

#defineADDR_MASK 0x1F

/* 存儲區(qū)域掩碼 */

#defineBANK_MASK 0x60

/* MAC和MII寄存器掩碼*/

#defineSPRD_MASK 0x80

另外還有比較特殊的5個(gè)控制寄存器，EIE，EIR，ESTAT，ECON2和ECON1

/* 關(guān)鍵寄存器 */

#defineEIE 0x1B

#defineEIR 0x1C

#defineESTAT 0x1D

#defineECON2 0x1E

#defineECON1 0x1F

2.2寄存器操作命令

寄存器操作命令也可稱為寄存器操作碼。為了實(shí)現(xiàn)寄存器的操作，ENC28J60定義了6+1個(gè)寄存器操作命令(操作碼)。操作相關(guān)寄存器至少有讀寄存器命令，寫寄存器命令；發(fā)送或接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)則必有寫緩沖區(qū)命令或讀緩沖區(qū)命令；為了加快操作，對于某些控制寄存器而言還可以有置位或者清零某位的命令；最后加上一個(gè)軟件復(fù)位命令，錦上添花。

1. <fontsize="3">/* 讀控制寄存器 */

2. #define ENC28J60_READ_CTRL_REG 0x00

3. /* 讀緩沖區(qū) */

4. #defineENC28J60_READ_BUF_MEM 0x3A

5. /* 寫控制寄存器 */

6. #defineENC28J60_WRITE_CTRL_REG 0x40

7. /* 寫緩沖區(qū) */

8. #defineENC28J60_WRITE_BUF_MEM 0x7A

9. /* 位域置位 */

10. #defineENC28J60_BIT_FIELD_SET 0x80

11. /* 位域清零 */

12. #defineENC28J60_BIT_FIELD_CLR 0xA0

13. /* 系統(tǒng)復(fù)位 */

14. #defineENC28J60_SOFT_RESET 0xFF

復(fù)制代碼

2.3接收和發(fā)送緩沖區(qū)分配

以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送離不開驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)部的RAM，也可稱之為硬件緩沖區(qū)。ENC28J60包括8K的硬件緩沖區(qū)，該硬件緩沖區(qū)一部分被接收緩沖區(qū)使用，另一部分為發(fā)送緩沖區(qū)使用。操作ENC28J60的最終目的為操作該硬件緩沖區(qū)。執(zhí)行以太網(wǎng)發(fā)送命令時(shí)，向發(fā)送緩沖區(qū)中填充數(shù)據(jù)，并觸發(fā)相關(guān)寄存器發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)；執(zhí)行以太網(wǎng)接收命令時(shí)，通過查詢相關(guān)寄存器或者外部中斷的方式獲得以太網(wǎng)數(shù)據(jù)輸入事件，接著從接收緩沖區(qū)中讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。

(1) 把緩沖區(qū)劃分為兩個(gè)部分。把8K的硬件緩沖區(qū)劃分為兩個(gè)部分至少需要四個(gè)參數(shù)，接收緩沖區(qū)需要一個(gè)起始地址和一個(gè)結(jié)束地址加以描述，發(fā)送緩沖區(qū)也需要一個(gè)起始地址和一個(gè)結(jié)束地址加以描述。最理想的方式，兩個(gè)緩沖區(qū)完全占據(jù)了8K的硬件緩沖區(qū)，完美地利用這一空間。由于ENC28J60的寄存器長度為8位，而硬件緩沖區(qū)的大小為8K，所以前面提到的4個(gè)地址需要8個(gè)寄存器才可以完全描述，需要把單個(gè)地址分為高8位和低8位。在AVRNET項(xiàng)目中，接收緩沖區(qū)較大，而發(fā)送緩沖區(qū)較小。在以太網(wǎng)協(xié)議中，最大的報(bào)文長度為1518字節(jié)，而最小報(bào)文長度為60字節(jié)。發(fā)送緩沖區(qū)等于或略大于1518字節(jié)，剩余的部分全部分配給接收緩沖區(qū)。接收緩沖區(qū)較大也是考慮到AVR的處理能力有限，若某個(gè)時(shí)間點(diǎn)收到多個(gè)以太網(wǎng)報(bào)文，可以先把報(bào)文閑置與硬件緩沖區(qū)中，待空閑時(shí)再從緩沖區(qū)中取出。

/* 接收緩沖區(qū)起始地址 */

#defineRXSTART_INIT 0x00

/* 接收緩沖區(qū)停止地址 */

#defineRXSTOP_INIT (0x1FFF - 0x0600 - 1)

/* 發(fā)送緩沖區(qū)起始地址發(fā)送緩沖區(qū)大小約1500字節(jié)*/

#defineTXSTART_INIT (0x1FFF - 0x0600)

/* 發(fā)送緩沖區(qū)停止地址 */

#defineTXSTOP_INIT 0x1FFF

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image005.jpg

圖硬件緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)

(2) 對于發(fā)送緩沖區(qū)而言，需要指定發(fā)送緩沖區(qū)寫指針，使用寫緩沖區(qū)命令操作該部分緩沖區(qū)，寫指針的地址會不斷增長，若遇到結(jié)束地址會重新返回起始地址。對于接收緩沖區(qū)而言就稍微復(fù)雜一點(diǎn)，每次讀取之前必須明確該次操作時(shí)的讀指針位置，根據(jù)前文的代碼，緩沖區(qū)讀指針的起始地址為0，在第一次讀操作發(fā)生之后需要立即設(shè)置下次讀操作的讀指針地址。ENC28J60讀緩沖區(qū)時(shí)，讀取的數(shù)據(jù)并不全是以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)，在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)之前還有下一個(gè)數(shù)據(jù)包的地址指針占兩個(gè)字節(jié)，接收狀態(tài)向量占4個(gè)字節(jié)，接著才是以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包包括目標(biāo)MAC地址，源MAC地址，數(shù)據(jù)包類型等等；最后為CRC校驗(yàn)和。在接收狀態(tài)向量的起始2個(gè)字節(jié)為該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的長度，該參數(shù)也是非常有用的參數(shù)。

file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image007.jpg

3 寄存器操作實(shí)現(xiàn)

ENC28j60的寄存器操作分為2+2+2部分，分別為寫寄存器和讀寄存器部分，讀緩沖區(qū)和寫緩沖區(qū)部分，寫PHY寄存器和讀PHY寄存器部分。

3.1 讀寫寄存器

讀或?qū)懠拇嫫鞯暮瘮?shù)如下

1. unsignedchar enc28j60Read(unsigned char address)

2. {

3. /* 設(shè)定寄存器地址區(qū)域 */

4. enc28j60SetBank(address);

5. /* 讀取寄存器值發(fā)送讀寄存器命令和地址 */

6. returnenc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_CTRL_REG, address);

7. }

8. void enc28j60Write(unsigned charaddress, unsigned char data)

9. {

10. /* 設(shè)定寄存器地址區(qū)域 */

11. enc28j60SetBank(address);

12. /* 寫寄存器值發(fā)送寫寄存器命令和地址 */

13. enc28j60WriteOp(ENC28J60_WRITE_CTRL_REG, address, data);

14. }

復(fù)制代碼

讀寫寄存器的分為兩步，第一步為選定寄存器的BANK編號，第二步為使用寫命令或讀命令，操作指定地址的寄存器。在ENC28J60中，由ECON1中的某兩位保存BANK編號，ECON1是比較特殊的控制寄存器，在4個(gè)BANK中具有該寄存器且該寄存器的地址相同。Enc28j60Bank為全局變量，用于保存當(dāng)前的BANK編號，如果兩次操作控制寄存器在同一個(gè)BANK時(shí)，該變量保持不變，若兩次操作的控制寄存器位于不同的BANK，那么BANK的值會變?yōu)樾碌腂ANK編號。

1. voidenc28j60SetBank(unsigned char address)

2. {

3. /* 計(jì)算本次寄存器地址在存取區(qū)域的位置 */

4. if((address& BANK_MASK) != Enc28j60Bank)

5. {

6. /* 清除ECON1的BSEL1 BSEL0 詳見數(shù)據(jù)手冊15頁 */

7. enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_CLR, ECON1, (ECON1_BSEL1|ECON1_BSEL0));

8. /* 請注意寄存器地址的宏定義，bit6 bit5代碼寄存器存儲區(qū)域位置 */

9. enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON1, (address &BANK_MASK)>>5);

10. /* 重新確定當(dāng)前寄存器存儲區(qū)域 */

11. Enc28j60Bank = (address& BANK_MASK);

12. }

13. }

復(fù)制代碼

1. unsignedchar enc28j60ReadOp(unsigned char op, unsigned char address)

2. {

3. unsigned chardat = 0;

4.

5. /* CS拉低使能ENC28J60 */

6. ENC28J60_CSL();

7. /* 操作碼和地址 */

8. dat = op |(address & ADDR_MASK);

9. /* 通過SPI寫數(shù)據(jù)*/

10. spi_sendbyte(dat);

11. /* 通過SPI讀出數(shù)據(jù) */

12. dat =spi_sendbyte(0xFF);

13.

14. /* 如果是MAC和MII寄存器，第一個(gè)讀取的字節(jié)無效，該信息包含在地址的最高位 */

15. if(address& 0x80)

16. {

17. /* 再次通過SPI讀取數(shù)據(jù) */

18. dat = spi_sendbyte(0xFF);

19. }

20.

21. /* CS拉高禁止ENC28J60 */

22. ENC28J60_CSH();

23.

24. /* 返回?cái)?shù)據(jù) */

25. return dat;

26. }

復(fù)制代碼

讀控制寄存器實(shí)際上就是嚴(yán)格遵守?cái)?shù)據(jù)手冊的操作要求，一次編寫程序。在這里由于讀MAC和MII寄存器時(shí)，第一個(gè)接收到的字節(jié)為無效字節(jié)，第二個(gè)字節(jié)才為有效字節(jié)。程序通過寄存器地址的最高位來判斷是否為MAC或MII寄存器。寫寄存器函數(shù)較為簡單，第一次字節(jié)包括操作碼和寄存器地址，第二個(gè)字節(jié)則為數(shù)據(jù)。在這兩個(gè)函數(shù)中參數(shù)op為ENC28J60的指令，或稱之為操作碼，該指令占據(jù)了SPI第一個(gè)字節(jié)的前3位，參數(shù)address為寄存器地址，參數(shù)data為寄存器的具體值。

這兩個(gè)函數(shù)和硬件發(fā)生某些關(guān)系，ENC28J60_CSL()和ENC28J60_CSH()為操作CS端口的操作宏，而spi_sendbyte()可通過SPI發(fā)送一個(gè)字節(jié)。修改這些函數(shù)即可在其他平臺上使用ENC28J60。不過請?zhí)貏e注意，在使用其他開發(fā)板時(shí)由于SPI總線上可能掛載多個(gè)設(shè)備，單獨(dú)使用ENC28J60時(shí)需要把其他設(shè)備的CS端口拉高，或安裝一個(gè)上拉電阻。

1. unsignedchar enc28j60ReadOp(unsigned char op, unsigned char address)

2. {

3. unsigned chardat = 0;

4.

5. /* CS拉低使能ENC28J60 */

6. ENC28J60_CSL();

7. /* 操作碼和地址 */

8. dat = op |(address & ADDR_MASK);

9. /* 通過SPI寫數(shù)據(jù)*/

10. spi_sendbyte(dat);

11. /* 通過SPI讀出數(shù)據(jù) */

12. dat =spi_sendbyte(0xFF);

13.

14. /* 如果是MAC和MII寄存器，第一個(gè)讀取的字節(jié)無效，該信息包含在地址的最高位 */

15. if(address &0x80)

16. {

17. /* 再次通過SPI讀取數(shù)據(jù) */

18. dat = spi_sendbyte(0xFF);

19. }

20.

21. /* CS拉高禁止ENC28J60 */

22. ENC28J60_CSH();

23.

24. /* 返回?cái)?shù)據(jù) */

25. return dat;

26. }

27. void enc28j60WriteOp(unsigned char op,unsigned char address, unsigned char data)

28. {

29. unsigned chardat = 0;

30. /* 使能ENC28J60 */

31. ENC28J60_CSL();

32. /* 通過SPI發(fā)送操作碼和寄存器地址 */

33. dat = op |(address & ADDR_MASK);

34. /* 通過SPI1發(fā)送數(shù)據(jù) */

35. spi_sendbyte(dat);

36. /* 準(zhǔn)備寄存器數(shù)值 */

37. dat = data;

38. /* 通過SPI發(fā)送數(shù)據(jù) */

39. spi_sendbyte(dat);

40. /* 禁止ENC28J60 */

41. ENC28J60_CSH();

42. }

復(fù)制代碼

3.2 讀寫緩沖區(qū)

讀寫緩沖區(qū)的操作也是易于理解的。需要說明的是，兩個(gè)函數(shù)具有相同的輸入?yún)?shù)，參數(shù)len代表被操作數(shù)據(jù)的長度，pdata為被操作數(shù)據(jù)的指針。和寄存器讀寫函數(shù)相似，發(fā)送或接收數(shù)據(jù)之前需要發(fā)送特定的操作碼。

1. voidenc28j60ReadBuffer(unsigned int len, unsigned char* pdata)

2. {

3. /* 使能ENC28J60 */

4. ENC28J60_CSL();

5. /* 通過SPI發(fā)送讀取緩沖區(qū)命令*/

6. spi_sendbyte(ENC28J60_READ_BUF_MEM);

7. /* 循環(huán)讀取 */

8. while(len)

9. {

10. len--;

11. /* 讀取數(shù)據(jù) */

12. *pdata = (unsignedchar)spi_sendbyte(0);

13. /* 地址指針累加 */

14. pdata++;

15. }

16. /* 增加字符串結(jié)尾便于操作 */

17. *pdata='\0';

18. /* 禁止ENC28J60 */

19. ENC28J60_CSH();

20. }

21. void enc28j60WriteBuffer(unsigned intlen, unsigned char* pdata)

22. {

23. /* 使能ENC28J60 */

24. ENC28J60_CSL();

25. /* 通過SPI發(fā)送寫取緩沖區(qū)命令*/

26. spi_sendbyte(ENC28J60_WRITE_BUF_MEM);

27.

28. /* 循環(huán)發(fā)送 */

29. while(len)

30. {

31. len--;

32. /* 發(fā)送數(shù)據(jù) */

33. spi_sendbyte(*pdata);

34. /* 地址指針累加 */

35. pdata++;

36. }

37.

38. /* 禁止ENC28J60 */

39. ENC28J60_CSH();

40. }

復(fù)制代碼

3.3 讀寫PHY寄存器

PHY寄存器和由ENC28J60控制的LED指示燈有關(guān)，控制這些寄存器可以控制這兩個(gè)LED的驅(qū)動(dòng)方式，和發(fā)生相應(yīng)事件時(shí)LED的顯示方式。一般情況下，一個(gè)LED指示燈常亮，顯示接收和發(fā)送活動(dòng)，另一個(gè)LED指示燈顯示接收活動(dòng)，有數(shù)據(jù)輸入時(shí)產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn)亮脈沖。PHY是比較特殊的寄存器，先要想一個(gè)控制寄存器寫入PHY寄存器的地址，再向兩個(gè)控制寄存器依次寫入PHY寄存器的具體數(shù)據(jù)的高8位和低8位，最后等待PHY寄存器操作完成。

1. voidenc28j60PhyWrite(unsigned char address, unsigned int data)

2. {

3. /* 向MIREGADR寫入地址詳見數(shù)據(jù)手冊19頁*/

4. enc28j60Write(MIREGADR, address);

5. /* 寫入低8位數(shù)據(jù) */

6. enc28j60Write(MIWRL, data);

7. /* 寫入高8位數(shù)據(jù) */

8. enc28j60Write(MIWRH, data>>8);

9. /* 等待PHY寄存器寫入完成 */

10. while(enc28j60Read(MISTAT) & MISTAT_BUSY);

11. }

復(fù)制代碼

4 ENC28J60寫操作

ENC28J60的寄存器操作時(shí)ENC28J60初始化，發(fā)送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和接收以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。通過ENC28J60進(jìn)行以太網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)操作，本質(zhì)上為操作硬件緩沖區(qū)的發(fā)送緩沖區(qū)部分。每次發(fā)送時(shí)總是從發(fā)送緩沖區(qū)的起始地址開始填充數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)填充的結(jié)束地址和數(shù)據(jù)的輸入長度有關(guān)。操作完發(fā)送緩沖區(qū)的大小之后可向發(fā)送緩沖區(qū)填充數(shù)據(jù)，即調(diào)用ENC28J60_WRITE_BUF_MEM操作碼，接著置位ECON1中的 ECON1_TXRTS位啟動(dòng)發(fā)送，并使用等待法不斷查詢是否發(fā)送完畢�；镜乃悸愤€是和SPI或UART發(fā)送數(shù)據(jù)相似，即填充數(shù)據(jù)，啟動(dòng)發(fā)送，查詢發(fā)送完成。寫操作的輸入?yún)?shù)為數(shù)據(jù)包的長度len和數(shù)據(jù)包指針packet，該參數(shù)正好和uIP的網(wǎng)絡(luò)層操作函數(shù)相對應(yīng)。若是LwIP協(xié)議，輸入?yún)?shù)將會是pBuf這種自定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，需要經(jīng)過適當(dāng)?shù)男薷牟艖?yīng)用于lwIP協(xié)議棧。

1. voidenc28j60PacketSend(unsigned int len, unsigned char* packet)

2. {

3. /* 查詢發(fā)送邏輯復(fù)位位 */

4. while((enc28j60Read(ECON1)& ECON1_TXRTS)!= 0);

5.

6. /* 設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)起始地址 */

7. enc28j60Write(EWRPTL, TXSTART_INIT & 0xFF);

8. enc28j60Write(EWRPTH, TXSTART_INIT >> 8);

9.

10. /* 設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)結(jié)束地址該值對應(yīng)發(fā)送數(shù)據(jù)包長度 */

11. enc28j60Write(ETXNDL, (TXSTART_INIT + len) & 0xFF);

12. enc28j60Write(ETXNDH, (TXSTART_INIT + len) >>8);

13.

14. /* 發(fā)送之前發(fā)送控制包格式字 */

15. enc28j60WriteOp(ENC28J60_WRITE_BUF_MEM, 0, 0x00);

16.

17. /* 通過ENC28J60發(fā)送數(shù)據(jù)包 */

18. enc28j60WriteBuffer(len, packet);

19.

20. /* 開始發(fā)送 */

21. enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,ECON1, ECON1_TXRTS);

22.

23. /* 復(fù)位發(fā)送邏輯的問題 */

24. if((enc28j60Read(EIR) & EIR_TXERIF) )

25. {

26. enc28j60SetBank(ECON1);

27. enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_CLR, ECON1, ECON1_TXRTS);

28. }

29. }

復(fù)制代碼

5 ENC28J60讀操作

讀操作要略比寫操作復(fù)雜。寫操作時(shí)每次總是從硬件發(fā)送緩沖區(qū)的起始地址開始操作，而讀操作時(shí)需要不斷修改接收緩沖區(qū)的讀指針地址，該參數(shù)需要通過NextPacketPtr完成，該變量為長度為16的全局變量。讀操作時(shí)，先通過寄存器查看是否存在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，讀EPKTCNT寄存器便可返回以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)；若存在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包則設(shè)定讀指針的地址，執(zhí)行讀緩沖區(qū)操作，ENC28J60的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中前兩個(gè)字節(jié)為下一個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包的起始地址，立即保存該參數(shù)至NextPacketPtr全局變量中；以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中的后兩個(gè)字節(jié)為該數(shù)據(jù)包的長度，該長度只從目標(biāo)MAC地址開始的數(shù)據(jù)包的長度，進(jìn)行處理時(shí)還應(yīng)該舍棄最后的4字節(jié)CRC校驗(yàn)結(jié)果；最重要的事情便是通過讀緩沖區(qū)操作碼把len長度的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)讀出，讀出的目標(biāo)應(yīng)為軟件緩沖區(qū)，例如定義在程序中的rxtx_buf。最后根據(jù)NextPacketPtr移動(dòng)讀指針以便下次操作，并通過操作ECON2的ECON2_PKTDEC位遞減了以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包。

1. unsignedint enc28j60PacketReceive(unsigned int maxlen, unsigned char* packet)

2. {

3. unsigned intrxstat;

4. unsigned intlen;

5.

6. /* 是否收到以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包 */

7. if(enc28j60Read(EPKTCNT) == 0 )

8. {

9. return(0);

10. }

11.

12. /* 設(shè)置接收緩沖器讀指針 */

13. enc28j60Write(ERDPTL, (NextPacketPtr));

14. enc28j60Write(ERDPTH, (NextPacketPtr)>>8);

15.

16. /* 接收數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)示例數(shù)據(jù)手冊43頁 */

17.

18. /* 讀下一個(gè)包的指針 */

19. NextPacketPtr = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);

20. NextPacketPtr|= enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0)<<8;

21.

22. /* 讀包的長度 */

23. len = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);

24. len |=enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0)<<8;

25.

26. /* 去除CRC校驗(yàn)部分 */

27. len-= 4;

28.

29. /* 讀取接收狀態(tài) */

30. rxstat = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);

31. rxstat |=enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0) << 8;

32.

33. /* 限制檢索的長度 */

34. if (len > maxlen-1)

35. {

36. len = maxlen-1;

37. }

38. /* 檢查CRC和符號錯(cuò)誤 */

39. /* ERXFCON.CRCEN是默認(rèn)設(shè)置。通常我們不需要檢查 */

40. if ((rxstat & 0x80)==0)

41. {

42. //無效的

43. len = 0;

44. }

45. else

46. {

47. /* 從接收緩沖器中復(fù)制數(shù)據(jù)包 */

48. enc28j60ReadBuffer(len,packet);

49. }

50.

51. /* 移動(dòng)接收緩沖區(qū) 讀指針*/

52. enc28j60Write(ERXRDPTL, (NextPacketPtr));

53. enc28j60Write(ERXRDPTH, (NextPacketPtr)>>8);

54.

55. /* 數(shù)據(jù)包遞減 */

56. enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON2, ECON2_PKTDEC);

57.

58. /* 返回長度 */

59. return(len);

60. }

復(fù)制代碼

6 ENC28J60初始化操作

ENC28J60的操作比較瑣碎。第一，進(jìn)行CS端口的相關(guān)配置，即把該端口設(shè)置為輸出狀態(tài)，該部分代碼可以出現(xiàn)在任何硬件初始化代碼中，例如可以把所有的IO操作放入gpio_config中；第二，進(jìn)行軟件復(fù)位，并通過查詢ESTAT的ESTAT_CLKRDY標(biāo)志位確定是否復(fù)位完成；第二，初始化NextPacketPtr變量，該變量的初值為發(fā)送緩沖區(qū)的起始地址；第三，配置發(fā)送和接收緩沖區(qū)的區(qū)間；第四，若干參數(shù)配置，請看代碼注釋部分，ENC28J60具有自動(dòng)填充0 的功能，即發(fā)送報(bào)文長度低于以太網(wǎng)最小報(bào)文長度時(shí)可以填充0至最小長度；第五，寫入MAC地址，由于ENC28J60內(nèi)部沒有全球唯一的MAC地址，所以該地址需要軟件填寫。但是這種軟件填寫方式存在缺陷，實(shí)際應(yīng)用中可以含有全球唯一的MAC地址的EEPROM，從EERPOM讀取MAC地址并用該地址初始化ENC28J60；第六，初始化中斷，并使能接收，ENC28J60含有多個(gè)中斷，最重要的有全局中斷和數(shù)據(jù)包帶接收中斷。

1. voidenc28j60Init(unsigned char* macaddr)

2. {

3. /* CS端口為輸出 */

4. DDRB |= (1<<4);

5.

6. /* 禁止ENC28J60 */

7. ENC28J60_CSH();

8. /* ENC28J60軟件復(fù)位該函數(shù)可以改進(jìn)*/

9. enc28j60WriteOp(ENC28J60_SOFT_RESET, 0, ENC28J60_SOFT_RESET);

10. /*查詢ESTAT.CLKRDY位*/

11. while(!(enc28j60Read(ESTAT) & ESTAT_CLKRDY));

12.

13. /* 設(shè)置接收緩沖區(qū)起始地址該變量用于每次讀取緩沖區(qū)時(shí)保留下一個(gè)包的首地址 */

14. NextPacketPtr= RXSTART_INIT;

15.

16. /* 設(shè)置接收緩沖區(qū) 起始指針*/

17. enc28j60Write(ERXSTL, RXSTART_INIT & 0xFF);

18. enc28j60Write(ERXSTH, RXSTART_INIT >> 8);

19.

20. /* 設(shè)置接收緩沖區(qū) 讀指針*/

21. enc28j60Write(ERXRDPTL, RXSTART_INIT&0xFF);

22. enc28j60Write(ERXRDPTH, RXSTART_INIT>>8);

23.

24. /* 設(shè)置接收緩沖區(qū) 結(jié)束指針 */

25. enc28j60Write(ERXNDL,RXSTOP_INIT&0xFF);

26. enc28j60Write(ERXNDH, RXSTOP_INIT>>8);

27.

28. /* 設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū) 起始指針 */

29. enc28j60Write(ETXSTL, TXSTART_INIT&0xFF);

30. enc28j60Write(ETXSTH, TXSTART_INIT>>8);

31. /* 設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū) 結(jié)束指針 */

32. enc28j60Write(ETXNDL,TXSTOP_INIT&0xFF);

33. enc28j60Write(ETXNDH, TXSTOP_INIT>>8);

34.

35. /* 使能單播過濾使能CRC校驗(yàn) 使能格式匹配自動(dòng)過濾*/

36. enc28j60Write(ERXFCON, ERXFCON_UCEN|ERXFCON_CRCEN|ERXFCON_PMEN);

37. enc28j60Write(EPMM0, 0x3f);

38. enc28j60Write(EPMM1, 0x30);

39. enc28j60Write(EPMCSL, 0xf9);

40. enc28j60Write(EPMCSH, 0xf7);

41.

42. /* 使能MAC接收允許MAC發(fā)送暫�？刂茙� 當(dāng)接收到暫�？刂茙瑫r(shí)停止發(fā)送*/

43. /* 數(shù)據(jù)手冊34頁 */

44. enc28j60Write(MACON1, MACON1_MARXEN|MACON1_TXPAUS|MACON1_RXPAUS);

45.

46. /* 退出復(fù)位狀態(tài) */

47. enc28j60Write(MACON2, 0x00);

48.

49. /* 用0填充所有短幀至60字節(jié)長并追加一個(gè)CRC 發(fā)送CRC使能幀長度校驗(yàn)使能 MAC全雙工使能*/

50. /* 提示由于ENC28J60不支持802.3的自動(dòng)協(xié)商機(jī)制，所以對端的網(wǎng)絡(luò)卡需要強(qiáng)制設(shè)置為全雙工 */

51. enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, MACON3,MACON3_PADCFG0|MACON3_TXCRCEN|MACON3_FRMLNEN|MACON3_FULDPX);

52.

53. /* 填入默認(rèn)值 */

54. enc28j60Write(MAIPGL,0x12);

55. /* 填入默認(rèn)值 */

56. enc28j60Write(MAIPGH, 0x0C);

57. /* 填入默認(rèn)值 */

58. enc28j60Write(MABBIPG, 0x15);

59.

60. /* 最大幀長度 */

61. enc28j60Write(MAMXFLL, MAX_FRAMELEN & 0xFF);

62. enc28j60Write(MAMXFLH, MAX_FRAMELEN >> 8);

63.

64. /* 寫入MAC地址 */

65. enc28j60Write(MAADR5, macaddr[0]);

66. enc28j60Write(MAADR4, macaddr[1]);

67. enc28j60Write(MAADR3, macaddr[2]);

68. enc28j60Write(MAADR2, macaddr[3]);

69. enc28j60Write(MAADR1, macaddr[4]);

70. enc28j60Write(MAADR0, macaddr[5]);

71.

72. /* 配置PHY為全雙工 LEDB為拉電流 */

73. enc28j60PhyWrite(PHCON1, PHCON1_PDPXMD);

74.

75. /* LED狀態(tài) */

76. enc28j60PhyWrite(PHLCON,0x0476);

77.

78. /* 半雙工回環(huán)禁止 */

79. enc28j60PhyWrite(PHCON2, PHCON2_HDLDIS);

80.

81. /* 返回BANK0 */

82. enc28j60SetBank(ECON1);

83.

84. /* 使能中斷全局中斷接收中斷接收錯(cuò)誤中斷 */

85. enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, EIE, EIE_INTIE|EIE_PKTIE|EIE_RXERIE);

86.

87. /* 接收使能位 */

88. enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON1, ECON1_RXEN);

89. }

復(fù)制代碼

7 總結(jié)

ENC28J60的驅(qū)動(dòng)編寫算是比較復(fù)雜的。但是回過頭來看看，其他的以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)芯片的操作和ENC28J60的操作類似，其操作的核心即時(shí)數(shù)KB的硬件緩沖區(qū)。本例不能給出合適的運(yùn)行范例，因?yàn)橐蕴W(wǎng)驅(qū)動(dòng)芯片要配合以太網(wǎng)協(xié)議棧來實(shí)現(xiàn)，而以太網(wǎng)協(xié)議棧內(nèi)容很多，即使通過uIP或是lwIP也必須面對繁多的基礎(chǔ)知識。ENC28J60的驅(qū)動(dòng)是以太網(wǎng)協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，通過ENC28J60還將會分析uIP協(xié)議棧，lwIP協(xié)議棧的應(yīng)用。在實(shí)現(xiàn)TCP通信之后，還將會結(jié)合AVRNET或uIP，lwIP協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)web服務(wù)器，通過網(wǎng)頁交換數(shù)據(jù)。

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