以太网控制器ENC28J60原理 -

标题: 以太网控制器ENC28J60原理 [打印本页]

作者: caiguolin888 时间: 2017-4-1 15:56
标题: 以太网控制器ENC28J60原理

NC28j60是带有行业标准串行外设接口（serial peripheral interface spi）的独立以太网控制器

它符合IEEE 802.3的全部规范，采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行限制；

它还提供了一个内部DMA模块，以实现快速数据吞吐和硬件支持的IP校验和计算。与主控制器的通信通过两个中断引脚和SPI 实现，数据传输速率高达10 Mb/s。两个专用的引脚用于连接LED，进行网络活动状态指示。

1、支持全双工和半双工模式。

2、SPI接口可达10Mbps。

3、可配置的接收和发送缓冲区大小。

4、TTL电平输入。

ENC28J60在发送或接收数据包时由以下几点值得关注：

首先，ENC28J60具有一个接收过滤器可以丢弃或接收具有组播、广播或单播目标地址的数据包。

其次，在数据字段处：

以太网数据字段的长度可以在0-1500字节之间变换，超过这一范围的数据包是违反以太网标准的，这些包将会被大多数以太网节点丢弃。若设置ENC28J60的巨大帧使能位为1，可以发送和接收超大规格数据包。

在数据域中的填充字段是在数据字段小于46字节时起填充作用。ENC28J60在发送数据包时，会自动填充0。ENC28J60在接收时自动拒绝小于18字节的数据包。数据填充亦可由主控芯片来配置。

最后，在CRC处：

ENC28J60在接收数据包时将检查每个传入数据包的CRC，通过检测ERXFCON.CRCEN位来判断输入数据包的CRC是否正确。ENC28J60在发送数据包时，将自动生成一个有效的CRC并发送它。发送数据包的CRC亦可由主控芯片来提供。

ENC28J60存储器构成

ENC28J60的存储器分为三种：控制寄存器、以太网缓冲寄存器、PHY寄存器。

控制寄存器用于进行ENC28J60的配置、控制和状态获取，可通过SPI接口直接读写控制寄存器。

ENC28J60的控制寄存器通常分为ETH、MAC和MII三组寄存器，其中“E”开头的为ETH组，“MA”开头的寄存器属于MAC组，“MI”开头的属于MII组。

以太网缓冲寄存器包含一个供以太网控制器使用的发送和接收存储空间，可通过SPI接口对该存储空间的容量进行编程，只可通过读写缓冲器的SPI指令来访问以太网缓冲器。

PHY寄存器用于进行PHY模块的配置、控制和状态获取，不可以通过SPI接口直接访问这些寄存器，只可通过MAC中的MII访问这些寄存器。

ENC28J60存储器结构图如下：

ENC28J60的寄存器很多，操作这些寄存器需要一个良好的代码组织工作。在AVRNET项目中，把ENC28J60的驱动分解成ENC28J60.h文件和ENC28J60.c文件。H文件中主要描述ENC28J60寄存器的基本定义，而C文件主要实现了这些寄存器的操作。

控制寄存器被分布在4个不同的bank中，也就是说存在地址相同的寄存器，但是这些寄存器却位于不同的分区中，在操作寄存器之前必须选中正确的bank。

虽然存在4个bank，但是有5个寄存器在4个bank的位置相同，它们是EIE、EIR、ESTAT、ECON1、ECON2。不言而喻，这5个寄存器将会非常重要。

AVRNET项目中，寄存器被定义成8位长度，而这8位长度包含了三个部分，地址bit7(最高位)用以区分PHY和MAC寄存器；地址bit6和bit5用以区分BANK，2位空间正好区分4个BANK；地址的最后5位才是寄存器的地址。通过这种方式就可以区分所有的寄存器了。列举了几行代码。由于头文件很长，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为位于BANK0的以太网寄存器，第一个数字0x01代表BANK0中的地址，该地址为0x01，第二个数字0x00代表BANK编号，该编号为0，意味第0个BANK；EHT1为位于BANK1中的控制寄存器，第二个0x20代表BANK地址为1，请注意由于BANK编号被保存在bit6和bit5，所以此处为0x20，绝不是0x10；MACON2为位于bank2的以太网寄存器，第一个数字0x01代表在该BANK中的寄存器地址，第二个数字0x40代表BANK编号，而第三个数字0x80代表该寄存器为以太网寄存器或是PHY寄存器，这些寄存器的操作和控制寄存器有区别。

为了方便寄存器操作，h文件中还定义了寄存器地址操作的掩码，简单而言就是需要查看哪些位，不需要查看哪些位。

/* 寄存器地址掩码 */

#defineADDR_MASK 0x1F

/* 存储区域掩码 */

#defineBANK_MASK 0x60

/* MAC和MII寄存器掩码*/

#defineSPRD_MASK 0x80

另外还有比较特殊的5个控制寄存器，EIE，EIR，ESTAT，ECON2和ECON1

/* 关键寄存器 */

#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称为寄存器操作码。为了实现寄存器的操作，ENC28J60定义了6+1个寄存器操作命令(操作码)。操作相关寄存器至少有读寄存器命令，写寄存器命令；发送或接收以太网数据则必有写缓冲区命令或读缓冲区命令；为了加快操作，对于某些控制寄存器而言还可以有置位或者清零某位的命令；最后加上一个软件复位命令，锦上添花。

1. /* 读控制寄存器 */

2. #define ENC28J60_READ_CTRL_REG 0x00

3. /* 读缓冲区 */

4. #define ENC28J60_READ_BUF_MEM 0x3A

5. /* 写控制寄存器 */

6. #define ENC28J60_WRITE_CTRL_REG 0x40

7. /* 写缓冲区 */

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. /* 系统复位 */

14. #define ENC28J60_SOFT_RESET 0xFF

本帖最后由 xukai871105 于2013-2-10 19:34 编辑

1前言
嵌入式以太网开发，可以分为两个部分，一个是以太网收发芯片的使用，一个是嵌入式以太网协议栈的实现。以太网收发芯片的使用要比串口收发芯片的使用复杂的多，市面上流通比较广泛的以太网收发芯片种类还不少，有SPI接口的ENC28J60，也有并口形式的RTL8019S，CS8900A等。嵌入式以太网协议栈有著名的uIP协议栈，Lwip协议栈，还有其他嵌入式高手开发的协议栈。无论是硬件还是软件，都无法分出高下，适合项目需求的才是最好的。
1.1 写作理由
      在前言的最后，再说明一下我写作的理由。以前从淘宝上购买过ENC28J60，店家信誓旦旦地说能提供51 AVRLPC STM32等多个平台的代码，可以实现一个网页控制LED。头脑一热买了回来，买回来才发现，店家提供的资料零零散散，非常难懂，虽然不贵仅仅需要40多元，现在只需要20多元。但是总感觉有欺骗的嫌疑，这也可以映射出中国人做技术买卖的原则，产品多是实物而非服务。几经周转，发现原来这些ENC28J60的代码都出自一个地方——AVRNET，源自老外的一个开源项目。把最原始的代码拿来细细品味，以太网协议就不那么神秘了。在这里说一下ENC28J60的使用，熟悉了ENC28J60的驱动可以分几步走。第一步，通过ENC28J60移植uIP或者lwIP协议栈，实现TCP或是UDP通信，第二，顺着AVRNET项目走，实现一个简单的web服务器，运行静态或者动态网页。嵌入式以太网和计算机以太网开发不同，对于TCP通信而言没有windwossocke用，对于网页编程而言也没有ISS或PHP，所示实现起来会比较麻烦，但是也非常有乐趣。
1.2 平台说明
硬件平台Atmega32 + proteus 7.10+WinPcap
编译平台 AVRStudio 6
      关于硬件平台，由于AVRNET项目采用ATmega32，分析的时候也采用Atmega32。就ENC28J60而言，对于其他的平台，例如STM32或是MSP而言只需要修改SPI操作即可。由于没有硬件平台，所以使用proteus仿真，注意仿真以太网是proteus需要安装WinPcap。
      关于编译平台，AVRNET项目使用的是AVRStdui 4.XX。这个版本稍显老旧，我就进行了相关修改，在AVRStudio 6中重新编译，并修正了几个错误。当然其他的编译平台也适用。
      总结一句，平台选用原则——“求同存异”。
1.3 资料准备
      以太网开发是非常复杂的工作，在开始之前最好先大致浏览一些ENC28J60的使用手册，MICROCHIP可以下载，中文版本阅读非常方便。除此之外，需要认真阅读TCPIP相关知识，推荐一本图书《嵌入式InternetTCP/IP基础、实现和应用》。
      嵌入式开发总是一个反复借鉴的过程。该部分代码参考了AVRNET项目和奋斗开发板的相关范例。
2寄存器和寄存器操作

2.1寄存器定义

首先分析一下ENC28J60头文件。阅读数据手册之后，会发现ENC28J60寄存器数量较多，通过分析和整理，操作ENC28J60的寄存器需要注意以下3点。

(1) 共有三种不同形式的寄存器——控制寄存器，以太网寄存器 和PHY寄存器，不同的寄存器以不同的字母开头，以E、 MA和MI加以区分。操作这三种不同的寄存器需要不同的组合命令。

(2) 寄存器被分布在4个不同的bank中，也就是说存在地址相同的寄存器，但是这些寄存器却位于不同的分区中，在操作寄存器之前必须选中正确的bank。

(3) 虽然存在4个bank，但是有5个寄存器在4个bank的位置相同，它们是EIE、EIR、ESTAT、ECON1、ECON2。不言而喻，这5个寄存器将会非常重要。

//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)

为了方便寄存器操作，h文件中还定义了寄存器地址操作的掩码，简单而言就是需要查看哪些位，不需要查看哪些位。

/* 寄存器地址掩码 */

#defineADDR_MASK 0x1F

/* 存储区域掩码 */

#defineBANK_MASK 0x60

/* MAC和MII寄存器掩码*/

#defineSPRD_MASK 0x80

另外还有比较特殊的5个控制寄存器，EIE，EIR，ESTAT，ECON2和ECON1

/* 关键寄存器 */

#defineEIE 0x1B

#defineEIR 0x1C

#defineESTAT 0x1D

#defineECON2 0x1E

#defineECON1 0x1F

2.2寄存器操作命令

1. <fontsize="3">/* 读控制寄存器 */

2. #define ENC28J60_READ_CTRL_REG 0x00

3. /* 读缓冲区 */

4. #defineENC28J60_READ_BUF_MEM 0x3A

5. /* 写控制寄存器 */

6. #defineENC28J60_WRITE_CTRL_REG 0x40

7. /* 写缓冲区 */

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. /* 系统复位 */

14. #defineENC28J60_SOFT_RESET 0xFF

复制代码

2.3接收和发送缓冲区分配

以太网数据的接收和发送离不开驱动芯片内部的RAM，也可称之为硬件缓冲区。ENC28J60包括8K的硬件缓冲区，该硬件缓冲区一部分被接收缓冲区使用，另一部分为发送缓冲区使用。操作ENC28J60的最终目的为操作该硬件缓冲区。执行以太网发送命令时，向发送缓冲区中填充数据，并触发相关寄存器发送以太网数据；执行以太网接收命令时，通过查询相关寄存器或者外部中断的方式获得以太网数据输入事件，接着从接收缓冲区中读取相关数据。

(1) 把缓冲区划分为两个部分。把8K的硬件缓冲区划分为两个部分至少需要四个参数，接收缓冲区需要一个起始地址和一个结束地址加以描述，发送缓冲区也需要一个起始地址和一个结束地址加以描述。最理想的方式，两个缓冲区完全占据了8K的硬件缓冲区，完美地利用这一空间。由于ENC28J60的寄存器长度为8位，而硬件缓冲区的大小为8K，所以前面提到的4个地址需要8个寄存器才可以完全描述，需要把单个地址分为高8位和低8位。在AVRNET项目中，接收缓冲区较大，而发送缓冲区较小。在以太网协议中，最大的报文长度为1518字节，而最小报文长度为60字节。发送缓冲区等于或略大于1518字节，剩余的部分全部分配给接收缓冲区。接收缓冲区较大也是考虑到AVR的处理能力有限，若某个时间点收到多个以太网报文，可以先把报文闲置与硬件缓冲区中，待空闲时再从缓冲区中取出。

/* 接收缓冲区起始地址 */

#defineRXSTART_INIT 0x00

/* 接收缓冲区停止地址 */

#defineRXSTOP_INIT (0x1FFF - 0x0600 - 1)

/* 发送缓冲区起始地址发送缓冲区大小约1500字节*/

#defineTXSTART_INIT (0x1FFF - 0x0600)

/* 发送缓冲区停止地址 */

#defineTXSTOP_INIT 0x1FFF

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

图硬件缓冲区结构

(2) 对于发送缓冲区而言，需要指定发送缓冲区写指针，使用写缓冲区命令操作该部分缓冲区，写指针的地址会不断增长，若遇到结束地址会重新返回起始地址。对于接收缓冲区而言就稍微复杂一点，每次读取之前必须明确该次操作时的读指针位置，根据前文的代码，缓冲区读指针的起始地址为0，在第一次读操作发生之后需要立即设置下次读操作的读指针地址。ENC28J60读缓冲区时，读取的数据并不全是以太网的数据，在以太网数据之前还有下一个数据包的地址指针占两个字节，接收状态向量占4个字节，接着才是以太网数据包，该数据包包括目标MAC地址，源MAC地址，数据包类型等等；最后为CRC校验和。在接收状态向量的起始2个字节为该以太网数据包的长度，该参数也是非常有用的参数。

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

3 寄存器操作实现

ENC28j60的寄存器操作分为2+2+2部分，分别为写寄存器和读寄存器部分，读缓冲区和写缓冲区部分，写PHY寄存器和读PHY寄存器部分。

3.1 读写寄存器

读或写寄存器的函数如下

1. unsignedchar enc28j60Read(unsigned char address)

2. {

3. /* 设定寄存器地址区域 */

4. enc28j60SetBank(address);

5. /* 读取寄存器值发送读寄存器命令和地址 */

6. returnenc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_CTRL_REG, address);

7. }

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

9. {

10. /* 设定寄存器地址区域 */

11. enc28j60SetBank(address);

12. /* 写寄存器值发送写寄存器命令和地址 */

13. enc28j60WriteOp(ENC28J60_WRITE_CTRL_REG, address, data);

14. }

复制代码

读写寄存器的分为两步，第一步为选定寄存器的BANK编号，第二步为使用写命令或读命令，操作指定地址的寄存器。在ENC28J60中，由ECON1中的某两位保存BANK编号，ECON1是比较特殊的控制寄存器，在4个BANK中具有该寄存器且该寄存器的地址相同。Enc28j60Bank为全局变量，用于保存当前的BANK编号，如果两次操作控制寄存器在同一个BANK时，该变量保持不变，若两次操作的控制寄存器位于不同的BANK，那么BANK的值会变为新的BANK编号。

1. voidenc28j60SetBank(unsigned char address)

2. {

3. /* 计算本次寄存器地址在存取区域的位置 */

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

5. {

6. /* 清除ECON1的BSEL1 BSEL0 详见数据手册15页 */

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

8. /* 请注意寄存器地址的宏定义，bit6 bit5代码寄存器存储区域位置 */

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

10. /* 重新确定当前寄存器存储区域 */

11. Enc28j60Bank = (address& BANK_MASK);

12. }

13. }

复制代码

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

2. {

3. unsigned chardat = 0;

5. /* CS拉低使能ENC28J60 */

6. ENC28J60_CSL();

7. /* 操作码和地址 */

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

9. /* 通过SPI写数据*/

10. spi_sendbyte(dat);

11. /* 通过SPI读出数据 */

12. dat =spi_sendbyte(0xFF);

13.

14. /* 如果是MAC和MII寄存器，第一个读取的字节无效，该信息包含在地址的最高位 */

15. if(address& 0x80)

16. {

17. /* 再次通过SPI读取数据 */

18. dat = spi_sendbyte(0xFF);

19. }

20.

21. /* CS拉高禁止ENC28J60 */

22. ENC28J60_CSH();

23.

24. /* 返回数据 */

25. return dat;

26. }

复制代码

读控制寄存器实际上就是严格遵守数据手册的操作要求，一次编写程序。在这里由于读MAC和MII寄存器时，第一个接收到的字节为无效字节，第二个字节才为有效字节。程序通过寄存器地址的最高位来判断是否为MAC或MII寄存器。写寄存器函数较为简单，第一次字节包括操作码和寄存器地址，第二个字节则为数据。在这两个函数中参数op为ENC28J60的指令，或称之为操作码，该指令占据了SPI第一个字节的前3位，参数address为寄存器地址，参数data为寄存器的具体值。

这两个函数和硬件发生某些关系，ENC28J60_CSL()和ENC28J60_CSH()为操作CS端口的操作宏，而spi_sendbyte()可通过SPI发送一个字节。修改这些函数即可在其他平台上使用ENC28J60。不过请特别注意，在使用其他开发板时由于SPI总线上可能挂载多个设备，单独使用ENC28J60时需要把其他设备的CS端口拉高，或安装一个上拉电阻。

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

2. {

3. unsigned chardat = 0;

5. /* CS拉低使能ENC28J60 */

6. ENC28J60_CSL();

7. /* 操作码和地址 */

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

9. /* 通过SPI写数据*/

10. spi_sendbyte(dat);

11. /* 通过SPI读出数据 */

12. dat =spi_sendbyte(0xFF);

13.

14. /* 如果是MAC和MII寄存器，第一个读取的字节无效，该信息包含在地址的最高位 */

15. if(address &0x80)

16. {

17. /* 再次通过SPI读取数据 */

18. dat = spi_sendbyte(0xFF);

19. }

20.

21. /* CS拉高禁止ENC28J60 */

22. ENC28J60_CSH();

23.

24. /* 返回数据 */

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. /* 通过SPI发送操作码和寄存器地址 */

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

34. /* 通过SPI1发送数据 */

35. spi_sendbyte(dat);

36. /* 准备寄存器数值 */

37. dat = data;

38. /* 通过SPI发送数据 */

39. spi_sendbyte(dat);

40. /* 禁止ENC28J60 */

41. ENC28J60_CSH();

42. }

复制代码

3.2 读写缓冲区

读写缓冲区的操作也是易于理解的。需要说明的是，两个函数具有相同的输入参数，参数len代表被操作数据的长度，pdata为被操作数据的指针。和寄存器读写函数相似，发送或接收数据之前需要发送特定的操作码。

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

2. {

3. /* 使能ENC28J60 */

4. ENC28J60_CSL();

5. /* 通过SPI发送读取缓冲区命令*/

6. spi_sendbyte(ENC28J60_READ_BUF_MEM);

7. /* 循环读取 */

8. while(len)

9. {

10. len--;

11. /* 读取数据 */

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

13. /* 地址指针累加 */

14. pdata++;

15. }

16. /* 增加字符串结尾便于操作 */

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. /* 通过SPI发送写取缓冲区命令*/

26. spi_sendbyte(ENC28J60_WRITE_BUF_MEM);

27.

28. /* 循环发送 */

29. while(len)

30. {

31. len--;

32. /* 发送数据 */

33. spi_sendbyte(*pdata);

34. /* 地址指针累加 */

35. pdata++;

36. }

37.

38. /* 禁止ENC28J60 */

39. ENC28J60_CSH();

40. }

复制代码

3.3 读写PHY寄存器

PHY寄存器和由ENC28J60控制的LED指示灯有关，控制这些寄存器可以控制这两个LED的驱动方式，和发生相应事件时LED的显示方式。一般情况下，一个LED指示灯常亮，显示接收和发送活动，另一个LED指示灯显示接收活动，有数据输入时产生一个点亮脉冲。PHY是比较特殊的寄存器，先要想一个控制寄存器写入PHY寄存器的地址，再向两个控制寄存器依次写入PHY寄存器的具体数据的高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写入地址详见数据手册19页*/

4. enc28j60Write(MIREGADR, address);

5. /* 写入低8位数据 */

6. enc28j60Write(MIWRL, data);

7. /* 写入高8位数据 */

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

9. /* 等待PHY寄存器写入完成 */

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

11. }

复制代码

4 ENC28J60写操作

ENC28J60的寄存器操作时ENC28J60初始化，发送以太网数据和接收以太网数据的基础。通过ENC28J60进行以太网发送数据操作，本质上为操作硬件缓冲区的发送缓冲区部分。每次发送时总是从发送缓冲区的起始地址开始填充数据，数据填充的结束地址和数据的输入长度有关。操作完发送缓冲区的大小之后可向发送缓冲区填充数据，即调用ENC28J60_WRITE_BUF_MEM操作码，接着置位ECON1中的 ECON1_TXRTS位启动发送，并使用等待法不断查询是否发送完毕。基本的思路还是和SPI或UART发送数据相似，即填充数据，启动发送，查询发送完成。写操作的输入参数为数据包的长度len和数据包指针packet，该参数正好和uIP的网络层操作函数相对应。若是LwIP协议，输入参数将会是pBuf这种自定义数据结构，需要经过适当的修改才应用于lwIP协议栈。

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

2. {

3. /* 查询发送逻辑复位位 */

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

6. /* 设置发送缓冲区起始地址 */

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

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

10. /* 设置发送缓冲区结束地址该值对应发送数据包长度 */

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

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

13.

14. /* 发送之前发送控制包格式字 */

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

16.

17. /* 通过ENC28J60发送数据包 */

18. enc28j60WriteBuffer(len, packet);

19.

20. /* 开始发送 */

21. enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET,ECON1, ECON1_TXRTS);

22.

23. /* 复位发送逻辑的问题 */

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

25. {

26. enc28j60SetBank(ECON1);

27. enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_CLR, ECON1, ECON1_TXRTS);

28. }

29. }

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5 ENC28J60读操作

读操作要略比写操作复杂。写操作时每次总是从硬件发送缓冲区的起始地址开始操作，而读操作时需要不断修改接收缓冲区的读指针地址，该参数需要通过NextPacketPtr完成，该变量为长度为16的全局变量。读操作时，先通过寄存器查看是否存在以太网数据包，读EPKTCNT寄存器便可返回以太网数据包的个数；若存在以太网数据包则设定读指针的地址，执行读缓冲区操作，ENC28J60的以太网数据包中前两个字节为下一个以太网数据包的起始地址，立即保存该参数至NextPacketPtr全局变量中；以太网数据包中的后两个字节为该数据包的长度，该长度只从目标MAC地址开始的数据包的长度，进行处理时还应该舍弃最后的4字节CRC校验结果；最重要的事情便是通过读缓冲区操作码把len长度的以太网数据读出，读出的目标应为软件缓冲区，例如定义在程序中的rxtx_buf。最后根据NextPacketPtr移动读指针以便下次操作，并通过操作ECON2的ECON2_PKTDEC位递减了以太网数据包。

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

2. {

3. unsigned intrxstat;

4. unsigned intlen;

6. /* 是否收到以太网数据包 */

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

8. {

9. return(0);

10. }

11.

12. /* 设置接收缓冲器读指针 */

13. enc28j60Write(ERDPTL, (NextPacketPtr));

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

15.

16. /* 接收数据包结构示例数据手册43页 */

17.

18. /* 读下一个包的指针 */

19. NextPacketPtr = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);

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

21.

22. /* 读包的长度 */

23. len = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);

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

25.

26. /* 去除CRC校验部分 */

27. len-= 4;

28.

29. /* 读取接收状态 */

30. rxstat = enc28j60ReadOp(ENC28J60_READ_BUF_MEM, 0);

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

32.

33. /* 限制检索的长度 */

34. if (len > maxlen-1)

35. {

36. len = maxlen-1;

37. }

38. /* 检查CRC和符号错误 */

39. /* ERXFCON.CRCEN是默认设置。通常我们不需要检查 */

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

41. {

42. //无效的

43. len = 0;

44. }

45. else

46. {

47. /* 从接收缓冲器中复制数据包 */

48. enc28j60ReadBuffer(len,packet);

49. }

50.

51. /* 移动接收缓冲区读指针*/

52. enc28j60Write(ERXRDPTL, (NextPacketPtr));

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

54.

55. /* 数据包递减 */

56. enc28j60WriteOp(ENC28J60_BIT_FIELD_SET, ECON2, ECON2_PKTDEC);

57.

58. /* 返回长度 */

59. return(len);

60. }

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6 ENC28J60初始化操作

ENC28J60的操作比较琐碎。第一，进行CS端口的相关配置，即把该端口设置为输出状态，该部分代码可以出现在任何硬件初始化代码中，例如可以把所有的IO操作放入gpio_config中；第二，进行软件复位，并通过查询ESTAT的ESTAT_CLKRDY标志位确定是否复位完成；第二，初始化NextPacketPtr变量，该变量的初值为发送缓冲区的起始地址；第三，配置发送和接收缓冲区的区间；第四，若干参数配置，请看代码注释部分，ENC28J60具有自动填充0 的功能，即发送报文长度低于以太网最小报文长度时可以填充0至最小长度；第五，写入MAC地址，由于ENC28J60内部没有全球唯一的MAC地址，所以该地址需要软件填写。但是这种软件填写方式存在缺陷，实际应用中可以含有全球唯一的MAC地址的EEPROM，从EERPOM读取MAC地址并用该地址初始化ENC28J60；第六，初始化中断，并使能接收，ENC28J60含有多个中断，最重要的有全局中断和数据包带接收中断。

1. voidenc28j60Init(unsigned char* macaddr)

2. {

3. /* CS端口为输出 */

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

6. /* 禁止ENC28J60 */

7. ENC28J60_CSH();

8. /* ENC28J60软件复位该函数可以改进*/

9. enc28j60WriteOp(ENC28J60_SOFT_RESET, 0, ENC28J60_SOFT_RESET);

10. /*查询ESTAT.CLKRDY位*/

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

12.

13. /* 设置接收缓冲区起始地址该变量用于每次读取缓冲区时保留下一个包的首地址 */

14. NextPacketPtr= RXSTART_INIT;

15.

16. /* 设置接收缓冲区起始指针*/

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

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

19.

20. /* 设置接收缓冲区读指针*/

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

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

23.

24. /* 设置接收缓冲区结束指针 */

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

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

27.

28. /* 设置发送缓冲区起始指针 */

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

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

31. /* 设置发送缓冲区结束指针 */

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

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

34.

35. /* 使能单播过滤使能CRC校验使能格式匹配自动过滤*/

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接收允许MAC发送暂停控制帧当接收到暂停控制帧时停止发送*/

43. /* 数据手册34页 */

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

45.

46. /* 退出复位状态 */

47. enc28j60Write(MACON2, 0x00);

48.

49. /* 用0填充所有短帧至60字节长并追加一个CRC 发送CRC使能帧长度校验使能 MAC全双工使能*/

50. /* 提示由于ENC28J60不支持802.3的自动协商机制，所以对端的网络卡需要强制设置为全双工 */

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

52.

53. /* 填入默认值 */

54. enc28j60Write(MAIPGL,0x12);

55. /* 填入默认值 */

56. enc28j60Write(MAIPGH, 0x0C);

57. /* 填入默认值 */

58. enc28j60Write(MABBIPG, 0x15);

59.

60. /* 最大帧长度 */

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

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

63.

64. /* 写入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为全双工 LEDB为拉电流 */

73. enc28j60PhyWrite(PHCON1, PHCON1_PDPXMD);

74.

75. /* LED状态 */

76. enc28j60PhyWrite(PHLCON,0x0476);

77.

78. /* 半双工回环禁止 */

79. enc28j60PhyWrite(PHCON2, PHCON2_HDLDIS);

80.

81. /* 返回BANK0 */

82. enc28j60SetBank(ECON1);

83.

84. /* 使能中断全局中断接收中断接收错误中断 */

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. }

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7 总结

ENC28J60的驱动编写算是比较复杂的。但是回过头来看看，其他的以太网驱动芯片的操作和ENC28J60的操作类似，其操作的核心即时数KB的硬件缓冲区。本例不能给出合适的运行范例，因为以太网驱动芯片要配合以太网协议栈来实现，而以太网协议栈内容很多，即使通过uIP或是lwIP也必须面对繁多的基础知识。ENC28J60的驱动是以太网协议栈实现的基础，通过ENC28J60还将会分析uIP协议栈，lwIP协议栈的应用。在实现TCP通信之后，还将会结合AVRNET或uIP，lwIP协议栈实现web服务器，通过网页交换数据。

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