一、摘要
通过在 SOPC 中定制软核，在 Quartus II 中建立硬件工程，然后在 NIOS II 中建立 3 个工程，分别实现 DM9000A 测试、DM9000A 自收发和基于 DM9000A 的 UDP 协议的例子。3 个例子所使用的 DM9000A 的驱动是一样的。
二、实验平台
软件平台：Quartus II 9.0 + Nios II 9.0
硬件平台：DIY_DE2
三、实验内容 1——>DM9000A 测试
通过对 DM9000A 的初始化，测试 DM9000A 是否能够正常的初始化，能否正常的运行。该内容不需要使用网线。以下为实现步骤。
1、采用 SOPC 定制软核
定制软核的详细步骤不再赘述，以上为定制的软核。
cpu_0 需要设置的地方：
Reset Vector：cfi_flash_0、
Exception Vector：sram_16bit_512k_0
第二个标签页：Data Master 处，Data Cache 设置为 None
之后分配地址，分配中断号，生成即可。
2、硬件电路
采用原理图的形式，创建顶层文件。
（1）添加生成的软核；
（2）调用锁相环 IP 核；
（3）连线、分配管脚；
（4）编译、综合，生成配置文件。
最后原理图如下图所示。
需要注意的问题：
（1）软核程序在 SDRAM 里面运行，为了使软核的速度提升，因此 SDRAM 的频率和 cpu 的频率都设置为 100M。cpu 时钟 clk_100 和 sdram 操作时钟 clk_50 都接 PLL 的 c0，100M，无相位偏移；SDRAM 的时钟管脚 SDRAM_CLK 连接 PLL 的 c1，100M，偏移-3ns。
（2）DM9000A 的时钟管脚接 50M，直接连接晶振的输入端即可。
（3）复位管脚接高电平 VCC 即可。
（4）CFI_FLASH 的复位管脚 FLASH_RESET 接高电平 VCC 即可。
3、软件方面
（1）打开 NIOS II，新建工程，调用一个空的工程模板。
（2）添加 DM9000A 驱动：dm9000a.h 和 dm9000a.c，将上述两个文件包括 basic_io 复制到上步建立的工程文件夹下。见附录。
（3）添加一个新的.c 文件，命名为 main.c。将下列代码复制到 main.c 内。
main.c 文件
#include "basic_io.h"
#include "DM9000A.C"
int main()
{
unsigned int a;
a=DM9000_init();
DM9000_init();
// initialize DM9000 LAN chip //
if(!a)
{
printf("Success");
// TransmitPacket(unsigned char *data_ptr,unsigned int tx_len);
// ReceivePacket (unsigned char *data_ptr,unsigned int *rx_len);
}
else
printf("Failed");
}
（4）编译、下载、运行，之前要先将.sof 的配置文件下载到 FPGA 内。就可以看到 RJ-45 的黄色的灯和绿色的灯亮了起来。另外，在 NIOS II 的控制台 Console 中也能看到输出了 Success 。这时，说明 DM9000A 能正常运行，且初始化正常。
四、实验内容 2——>实现 DM9000A 自收发
通过 DM9000A 将数据包发送出去，之后通过中断接收。需要使用到网线 A。
不需要改动硬件系统，在上一步的基础上，直接在 NOIS II 中新建工程，添加 main.c 文件。
main.c 文件内容如下：
#include "basic_io.h"
#include "DM9000A.C"
#include "altera_avalon_pio_regs.h"
unsigned int aaa,rx_len,i,packet_num;
unsigned char RXT[68] = {
0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
0x01,0x60,0x6E,0x11,0x02,0x0F,
0x08,0x00,0x11,0x22,0x33,0x44,
0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xAA,
0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xAA,
0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xAA,
0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xAA,
0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xAA,
0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xAA,
0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xAA,
0x00,0x00,0x00,0x20
};
void ethernet_interrupts()
{
packet_num++;
aaa=ReceivePacket(RXT,&rx_len);
if(!aaa)
{
printf("\n\nReceive Packet Length = %d",rx_len);
for(i=0;i<rx_len;i++)
{
if(i%8==0)
printf("\n");
printf("0x%2X,",RXT[i]);
if(RXT[i] == 0x3f)
IOWR_ALTERA_AVALON_PIO_DATA(LED_PIO_BASE, 0xff);
}
}
}
int main(void)
{
unsigned char TXT[] = {
0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,0xFF,
0x01,0x60,0x6E,0x11,0x02,0x0F,
0x08,0x00,0x11,0x22,0x33,0x44,
0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xAA,
0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xAA,
0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xAA,
0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xAA,
0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xAA,
0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xAA,
0x55,0x66,0x77,0x88,0x99,0xAA,
0x00,0x00,0x00,0x20
};
DM9000_init();
alt_irq_register( DM9000A_IRQ, NULL, (void*)ethernet_interrupts );
packet_num=0;
while (1)
{
TransmitPacket(TXT,0x40);
msleep(500);
}
return 0;
}
//
//-------------------------------------------------------------------------
编译、下载、运行。这时候将网线 A 插入 DIY_DE2 开发板的 RJ-45，能够看到黄色的灯闪烁，绿色的灯一直亮，另外，在 NIOS II 控制台也能看到收到的数据。
五、简单 UDP 协议的实现
DM9000A 与 PC 的简单通信，采用 UDP 协议，用 B 网线连接 DIY_DE2 与 PC。FPGA 内部产生递增数据，够一个数据包后，通过网络将数据传输给 PC，PC 也可以通过网络给 FPGA 发送数据，FPGA 则通过中断接收数据。
同样，直接在 NOIS II 中新建工程，添加 main.c 文件。
可以使用 Wireshark 软件来捕捉数据包，并测试其传输速度。经过测试：
cpu 采用 100MHz 时，
（1）cpu/e：SRAM 运行，速度 3Mbps；
SDRAM 运行，50MHz 时，速度 600Kbps；
SDRAM 运行，100MHz 时，速度 1.0Mbps；
（2）cpu/f：SRAM 运行，速度 11Mbps。
main.c 文件内容如下：
#include #include #include #include #include #include "system.h"
#include "DM9000A.C"
unsigned int aaa,rx_len,i,counter;
unsigned char RXT[70];
unsigned int IPsource_1,IPsource_2,IPsource_3,IPsource_4;
unsigned int IPdestination_1,IPdestination_2,IPdestination_3,IPdestination_4;
unsigned int IPchecksum1,IPchecksum2,IPchecksum3,IPchecksum4,IPchecksum5;
unsigned int Mac_source1, Mac_source2, Mac_source3, Mac_source4, Mac_source5, Mac_source6;
unsigned int Mac_dest1, Mac_dest2, Mac_dest3, Mac_dest4, Mac_dest5, Mac_dest6;
unsigned int times, lenght_h, lenght_l;
unsigned int flenght, IPlenght_h, IPlenght_l, data_lenght, IPlenght;
/*
// Next step try to recieve packets. (not available now).
void ethernet_interrupts()
{
aaa=ReceivePacket (RXT,&rx_len);
if(!aaa)
{
printf("\n\nReceive Packet Length = %d",rx_len);
for(i=0;i>8; // Convert in H byte and L byte
lenght_l = ((data_lenght+8) & 0x00FF);
IPlenght = data_lenght + 8 + 20; // IP Lenght for IP header
IPlenght_h = (IPlenght & 0xFF00)>>8; // Convert in H byte and L byte
IPlenght_l = (IPlenght & 0x00FF);
// Calculating the IP checksum
IPchecksum1 = 0x0000C511 + (IPsource_1<<8)+IPsource_2+(IPsource_3<<8)+IPsource_4+
(IPdestination_1<<8)+IPdestination_2+(IPdestination_3<<8)+(IPdestination_4)+
(IPlenght_h<>16));
IPchecksum3 = 0x0000FFFF - IPchecksum2;
IPchecksum4 = (IPchecksum3 & 0xFF00)>>8;
IPchecksum5 = (IPchecksum3 & 0x00FF);
unsigned char SND[flenght]; // Payload buffer
unsigned char TXT[] = { Mac_dest1, Mac_dest2, Mac_dest3, Mac_dest4 ,Mac_dest5, Mac_dest6,
Mac_source1, Mac_source2, Mac_source3, Mac_source4, Mac_source5, Mac_source6,
0x08, 0x00, 0x45, 0x00, IPlenght_h, IPlenght_l,
0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x80, 0x11,
IPchecksum4, IPchecksum5, IPsource_1, IPsource_2, IPsource_3, IPsource_4,
IPdestination_1, IPdestination_2, IPdestination_3, IPdestination_4, 0x04, 0x00,
0x04, 0x00, lenght_h, lenght_l, 0x00, 0x00};
for (i = 0; i < 42; i++) // Load the TXT[] in the SND (ethernet packet).
SND[i] = TXT[i];
for (i = 42; i < flenght-4; i++) // generating the data to send.
SND[i] = i-42;
SND[i++] = 0x35; // This checksum is not correct... but also the net recieve the packets correctly.
SND[i++] = 0x15; // To do, calculate checksum.
SND[i++] = 0xF0;
SND[i++] = 0x13;
DM9000_init(); // Initialize the DM9000A.
// Next step try to recieve packets.(not available now).
// alt_irq_register( DM9000A_IRQ, NULL,
(void*)ethernet_interrupts );
while (1)
{
TransmitPacket(SND,flenght); // Send repetitively 1468 bytes of data.
// printf("0x%2X,",ior(NSR)); // For check if 10Mbps or 100Mbps active, 0x80 = 10Mbps, 0x40 = 100Mbps.
// may happend an RX overflow buffer = 0x42
// msleep(500);
}
return 0;
}
//---------------------------------------------------------------
六、说明
UDP 属于无连接的通信，这里不必把本机和 DE2 的 IP 设置成同一网段，即可完成通信。
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