导言
LM3S9B96是德州仪器针对工业运用规划的Cortex—M3核的微操控器，运用领域包含长途监控、电子贩售机、测验和丈量设备、网络设备和交换机、工厂主动化以及火灾安防等。LM3S9B96的主频最高为80 MHz，功用可达100 DMIPS，其以太网操控器集成了媒体拜访操控器和物理层接口，以太网操控器遵从IEEE 802.3规范，彻底支撑10BASE—T和100BASE—TX规范。
德州仪器为微操控器LM3S9B96供给了轻量级TCP/IP协议lwIP下的网络驱动程序，该驱动程序运用数据仿制方法完成网络层与发送FIFO(TX FIFO)和接纳FIFO(RX FIFO)之间的数据交换，功率低，无法满意高速网络通讯的要求。文中详细描述了实时操作系统μC/OS—II环境下，依据微型直接存储器拜访(Micro Direct Memory Access，μDMA)传输的LM3S9B96网络驱动程序的规划，以进步网络层与底层FIFO之间数据交换的功率，完成高速网络通讯。
1 LM3S9B96的以太网操控器
LM3S9B96的以太网操控器包含媒体拜访操控器(Media Access Controller，MAC)层和网络物理层(Network Physical，PHY)2个部分，如图1所示，以太网操控器内部结构如图2所示。
LM3S9B96的以太网操控器包含了网络物理层的主动穿插校验MDIX、主动洽谈、时钟参阅、MAC LED操控、媒体独立接口(Media Indepen dent Interface，MII)寄存器组、发送编码、脉冲整形、时钟康复、接纳解码、载波感应和抵触检测等单元，用于完成10 BASE—T/100BA SETX的主动洽谈、MDI与MDIX校验、数据的编码发送和解码接纳，以及网络接口指示灯的操控;也包含了MAC层的TX FIFO、RX FIFO、接纳操控、发送操控、数据拜访、独体媒体接口操控、定时器支撑、MAC地址寄存器、中止操控等单元，用于完成MAC地址的设置、物理层MII寄存器组的设置、中止的发生和操控、网络层与MAC层FIFO之间数据的传输。
2 网络驱动程序的效果
网络驱动程序是网络层与物理层硬件的直接接口，它屏蔽了物理层硬件的细节，运用物理层硬件，为网络层供给了接纳和发送数据的接口，如图3所示。
网络数据发送时，网络驱动程序从网络层接纳数据包后，查看数据发送缓冲行列和TX FIFO是否为空，若均为空，程序会经过TX FIFO发送数据包;不然将数据包放入发送缓冲行列，等候TX FIFO为空时，网络中止触发数据发送。网络数据接纳时，RX FIFO从物理层接纳数据包后，触发网络接纳中止，网络驱动程序从RX FIFO读取数据包，并交由网络层处理。
3 依据μDMA的网络驱动程序的规划
LM3S9896内置一个直接存储器拜访(Direct Memory Access，DMA)操控器，称之为微型DMA(μDMA)操控器。μDMA操控器所供给的工作方法能够分载处理器参加的数据传输使命，然后愈加高效地运用内核以及总线带宽。
LM3S9B96的以太网操控器支撑μDMA功用，具有专用的μDMA通道，经过合理的编程装备，经过μDMA操控器，当需求时主动在网络操控器的TX FIFO、RXFIFO与存储器之间传输数据，使得以太网MAC具有更高的功用，并大大减轻LM3S9B96内核的数据传输担负。
LM3S9B96的μDMA网络驱动程序首要包含4个单元：初始化程序、数据包发送程序、数据包接纳程序和中止处理程序。
3.1 初始化程序
网络驱动初始化程序首要用于初始化网络接口、设置μDMA参数和网络中止，具体工作如下：
①初始化网络接口结构体的各个参数，如网络接口称号、MAC地址、接口层发送函数地址等。
②设置MAC地址及其长度、最大传输单元巨细、网络接口时钟。
③装备以太网操控器操作参数，此处需求使能双工传输、发送填充、主动CRC校验发生、多播数据接纳等。
④使能μDMA单元并设置μDMA操控表基地址。
⑤制止以太网发送通道μDMA，并设置该通道μDMA操控参数逐个传输巨细32位，源地址以32位巨细自增，方针地址不添加，裁定巨细8位。
⑥制止以太网接纳通道μDMA，并设置该通道μDMA操控参数——传输巨细32位，源地址不添加，方针地址以32位巨细自增，裁定巨细8位。
⑦设置网络中止类型，并使能网络中止等功用，为了简化中止处理，此处仅使能网络接纳和发送中止，制止发送过错、接纳过错、接纳溢出等其他中止类型。
3.2 数据包发送程序
网络数据的发送，是在中止处理程序的帮忙下由网络数据包发送程序完成。
数据包发送程序首要包含2个函数：网络数据输出函数stellarisif_output()和网络数据传输函数stellarisif_transmit()，函数流程如图4(a)、(b)所示。
stellarisif_output()函数并不进行实践的数据发送，它仅仅将数据包放入缓冲行列，或许是调用网络数据传输函数进行数据发送。如图4(a)中标示，该函数需求留意：
①一个新的网络数据包，有必要查看当时发送缓冲区是否为空。假如发送缓冲区不为空，即便TX FIFO为空，也要把待发送的网络数据包放入发送缓冲区，这样才干确保网络数据先进先出的发送次第。
②标明实践进行网络数据发送的是stellarisif_transmit()函数。
stellarisif_transmit()函数进行实践的网络数据发送，它以DMA方法仿制网络数据到TX FIFO，标识中止处理程序设置网络发送标志，发动网络数据的物理层传输;或以内核履行仿制方法仿制网络数据到TX FIFO，并置位网络发送标志，发动网络数据的物理层传输。如图4(b)中标示，需求留意：
③因为以太网发送通道μDMA的传输巨细被初始化32位(即传输数据宽度为4个字节)，而μDMA传输要求源地址、意图地址有必要依照传输数据宽度对齐。因而进行μDMA传输前，应首要判别数据的源地址(即被传输的净荷数据地址)是否为4字节鸿沟对齐(以太网发送通道μDMA的意图地址为TX FIFO的地址，即0x40048010，已为4字节对齐，无需查看)。若为4字节地址对齐，才干进行μDMA数据传输，不然不能进行μDMA传输，只能进行由LM3S9B96内核履行的数据仿制。需求阐明的是，经过合理分配LWIP协议栈的堆内存、缓冲及待发送数据的地址，是能够确保净荷数据地址为4字节对齐的。
④设置μDMA通道为以太网发送通道，主动传输形式，源地址为净荷数据地址，意图地址为TX FIFO地址，传输长度(以传输数据宽度为单位，即以32位或4字节为单位，实践传输的字节总长度=传输长度x传输数据宽度)。
3.3 数据包接纳程序
网络数据的接纳，是在中止处理程序的帮忙下，由网络数据包接纳程序(首要由网络数据接纳函数stellarisif_receive()构成)完成。
stellarisif_receive()函数担任以μDMA或内核履行仿制方法，从RX FIFO读取网络数据帧到接纳缓冲区pbuf。其流程如图4(c)所示，该函数完成需求以下阐明：
⑤即便分配接纳缓冲区pbuf失利，也需求从RX FIFO中清空该数据帧，避免影响后续的数据帧接纳。
⑥进行以太网接纳通道的μDMA传输前，也需求查看接纳缓冲区pbuf的地址是否为4字节鸿沟对齐。在LWIP协议栈的堆内存、缓冲分配合理时，每次都以4字节整数倍的长度恳求分配接纳缓冲区pbuf，是能确保pbuf地址为4字节鸿沟对齐的，然后完成每次网络数据接纳都经过μDMA完成RX FIFO至pbuf数据仿制，无需LM3S9B96内核参加。
⑦设置μDMA通道为以太网接纳通道，主动传输形式，源地址为TX FIFO地址，意图地址为接纳缓冲区pbuf地址，传输长度(以传输数据宽度为单位，即以32位或4字节为单位，实践传输的字节总长度=传输长度×传输数据宽度)。
⑧需求等候中止处理程序发送的网络接纳μDMA传输完毕信号量，成功获取该信号量，才干标志此次μDMA传输的完毕。
3.4 中止处理程序
中止处理程序为lwIP协议栈处理以太网中止，从底层接纳网络数据包，提交给上一层来处理，查看网络发送缓冲行列、经过以太网MAC层进行数据包发送。
中止处理程序首要包含2个部分：以太网中止服务程序lwIPEthernetIntHandler()和以太网中止使命lwIPInterruptTask()，流程如图5所示。
LM3S9B96的以太网中止发生时，内核主动跳转至中止向量表的57号处(LM3S9B96的以太网中止向量号)，该处界说了“DCD lwIPEthernet IntHandler”，从而转入中止服务程序lwIPEthernetIntHandler()履行。如图5(a)中标示，此程序依据3种不同类型的中止源进行相应的处理：
①处理网络接纳和发送中止。网络接纳、发送中止发生后，程序开释一个网络中止服务信号量，以太网中止使命获取该信号量后，调用stellarisif_receive()函数读取数据帧，或调用stellarisif_transmit()函数发送数据帧。
②处理网络接纳通道的μDMA中止。该中止发生，标明从RX FIFO至接纳缓冲区pbuf的μDMA传输完毕，此刻应开释传输完毕信号量，以免除stellarisif_receive()函数的传输完毕等候。
③处理网络发送通道的μDMA中止。该中止发生，标明从发送缓冲区pbuf至TX FIFO的μDMA传输完毕，此刻应置位网络发送恳求标志，发动网络数据的物理层传输。
lwIPinterruptTask()函数担任从RX FIFO读取网络数据帧，并提交上层协议处理;或许从发送缓冲行列读取并调用stellarisif_trans mit()函数发送网络数据帧，其流程如图5(b)所示，该函数完成也需求留意：
④以太网中止使命以堵塞形式等候网络中止服务信号量，直至网络接纳或发送中止发生时，lwIPEthernetIntHandler()开释该信号量，使命才免除堵塞，开端履行网络数据帧的接纳、发送操作。
⑤不管以太网中止源为接纳中止，仍是发送中止，以太网中止使命总是首要调用stellarisif_receive()函数读取网络数据帧(若成功读取数据帧，则提交上层协议处理)，然后查看TXFIFO和网络发送缓冲行列，满意发送条件时，进行数据帧发送操作。此种处理方法，形似没有对网络发送与接纳中止进行有效地区别处理，但事实上，在一起处理很多网络数据的接纳、发送时，具有极高的履行功率。
结语
本文针对德州仪器的微操控器LM3S9B96，提出了一种面向高速网络的、依据μDMA的网络驱动程序规划方案，该规划方案充分运用了LM3S 9B96的μDMA、网络中止等资源，大大进步了TCP/IP协议栈的网络层与底层FIFO之间数据交换的功率。试验测验标明，该网络驱动规划方案较之内核仿制方法完成的网络驱动程序，通讯功率进步了十余倍。
因为大多数德州仪器Cortex—M3核的微操控器的以太网操控器结构都十分类似，因而文中针对微操控器LM3S9B96提出的网络驱动程序规划方案，可适用于大多数德州仪器Cortex—M3核的微操控器的网络驱动程序规划。
