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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YL18-2050S DSP 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 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 N ovell 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，C SMA/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