基于dsp的网络通信程序设计

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时间:2017-11-08

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1、基于DSP的网络通信程序设计摘要:通过分析网卡基本通信过程控制和数字信号处理器(DSP)对网卡直接编程方法,成功设计基于DSP的网络通信程序,从而最终实现DSP系统数字化和网络化的融合。关键词:DSP网络通信程序通信协议网卡网络变压器YL18-2050SDSP芯片是专门为实现各种数字信号处理算法而设计的、具有特殊结构的微处理器,其卓越的性能、不断上升的性价比、日渐完善的开发方式使它的应用越来越广泛。将计算机网络技术引入以DSP为核心的嵌入式系统,使其成为数字化、网络化相结合,集通信、计算机和视听功能于一体的电子产品,必须大大提升DSP系统的应用价值和市场前景。将DSP技术与网络技术

2、相结合,必须解决两个关键问题:一是实现DSP与网卡的硬件接口技术,二是基于DSP的网络通信程序设计。DSP与网卡的硬件接口技术参考文献[1]有比较详尽的论述,以下主要讨论基于DSP的网络通信程序设计。1通信协议的制定协议是用来管理通信的法规,是网络系统功能实现的基础。由于DSP可以实现对网卡的直接操作,对应于OSI网络模型,网卡包含了物理层和数据链路层的全部内容,因此,规定了数据链路层上数据帧封装格式,就可以为基于DSP的局域网络中任意站点之间的通信提供具体规范。因为以太网是当今最受欢迎的局域网之一,在以太网中,网卡用于实现802.3规程,其典型代表是Novell公司的NE2000

3、和3COM公司的3C503等网卡,所以研究工作中的具体试验平台是以DSP为核心构成的以太局域网,主要用于语音的实时通信,所使用的网卡为Novell公司的NE2000网卡。NE2000网卡的基本组成请见参考文献[2],其核心器件是网络接口控制器(NIC)DP8390,附件有网络变压器YL18-2050S或YL18-2002D。该器件有三部分功能:第一是IEEE802.3MAC(媒体访问控制)子层协议逻辑,实现数据帧的封装和解封,CSMA/CA(带碰撞检测功能的载波侦听多址接入)协议以及CRC校验等功能;第二是寄存器堆,用户对NE2000网卡通信过程的控制主要通过对这些寄存器堆中各种命

4、令寄存器编程实现;第三是对网卡上缓冲RAM的读写控制逻辑。DP8390发送和接收采用标准的IEEE802.3帧格式。IEEE802.3参考了以太网的协议和技术规范,但对数据包的基本结构进行了修改,主要是类型字段变成了长度字段。所以,以DSP为核心的局域网内通信数据包基本格式如图1所示。DSP读出数据包和打包从目的地址开始。目的地址用来指明一个数据帧在网络中被传送的目的节点地址。NE2000支持3种目的地址:单地址、组地址及广播地址。单地址表示只有1个节点可以接收该帧信息;组地址表示最多可以有64个字节接收同一帧信息;而广播地址则表示它可以被同一网络中的所有节接收。源地址是发送帧节点

5、的物理地址,它只能是单地址。目的地址和源地址指网卡的硬件地址,又称物理地址。在源地址之后的2个字节表示该帧的数据长度,只表示数据部分的长度,由用户自己填入。数据字段由46~1500字节组成。大于1500字节的数据应分为多个帧来发送;小于46字节时,必须填充至46字节。原因有两个:一是保证从目的地址字段到帧校验字段长度为64字节的最短帧长,以便区分信道中的有效帧和无用信息;二是为了防止一个站发送短帧时,在第一个比特尚未到达总线的最远端时就完成帧发送,因而在可能发生碰撞时检测不到冲突信号。NE2000对接收到的从目的地址字段后小于64字节的帧均认为是“碎片”,并予以删除。在数据字段,根

6、据系统的具体功能要求,用户可以预留出若干个字节以规定相应的协议,以便通信双方依据这些字节中包含的信息实现不同的功能。2基于DSP的网络通信程序设计如果基于网络操作系统,用户可以利用一些软件对网络操作系统的支持,很容易地编写出优秀的网络通信程序,但这些程序必须依附于网络操作系统。而在DSP环境下,必须深入了解网络接口控制器(NIC)的工作原理[2],通过对网络直接编程,实现局域网内任意站点之间的通信而完全抛开网络操作系统。DSP对网卡的通信过程控制就是DSP对DP8390中各种寄存器进行编程控制,完成数据分组的正确发送和接收。DP8390的所有内部寄存器都是8位,映像到4个页面。每个

7、页面有16个可供读写的寄存器地址(RA=00H~0fH)。页面的选择由命令寄存器CA控制。第0页寄存器用于收发过程,第1页寄存器主要用于DP8390的初始化,第2页寄存器则用于环路诊断。DSP对寄存器的操作是将寄存器作为DSP的端口设备,其实际物理端口地址(PPA)为网卡基本I/O端口地址(BIOA)与寄存器地址(RA)之和(即PPA=BIOA+RA)。应注意的是,PPA与寄存器间并不存在一一对应关系,对PPA的读操作与写操作并不一定是对同一寄存器进行的,这种情况在第

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