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1、Chapter 11 Ethernet Access Controller (EMAC) block,以太网基本帧结构,用于以太网的帧格式包括帧前序(PA) ,开始帧定界符（SFD），目的地址（DA），源地址（SA），类型/长度域，数据域，和帧校验序列（FCS）,Preamble and SFD ： preamble 是56位域，由交替1和0的组成 。SFD域的序列10101011，并且紧随在preamble后面。preamble 和SFD用于同步。,Address Fields： 每个帧包含2个地址域：目的地址域和源地址域。目的地址域指定帧发往的网络节点。源地址域指定发送帧的网络节点。 一个
2、48位地址写成12个16进制数字对在2组，表示一个字节的信息。在网络上传输的字节顺序是从MSB到LSB。在字节内部的传输顺序，开始从字节的低重要字节（LSB）到MSB。举例，一个以太网地址16进制的一串是F0-4E-77-8A-35-1D等价于下面的bit序列，从左到右发送到网络上，0000 1111 0111 0010 1110 1110 0101 0001 1010 1100 1011 1000 。 如果目的地址域的most-significant byte的LSB是0，地址域包含一个独立（单播）地址。如果LSB是1，地址域包含一个组（多播）地址。广播地址，它的48bit都是1。,如果这个
3、域的值等于或小于最大数据长度1500十进制（0x05DC），这个域被用于长度域。这种情况下，域的值指示字节数目。当接收这种类型帧，比较type/length域的值与接收帧的数据域的实际数目，如果不精确匹配，错误报告。 如果这个域的值数字上大于或等于1536十进制（0x0600），这个域被用于类型域。这种情况下，16进制标志符用来指示在帧的数据域被携带的协议数据的类型。当接收这种类型帧，不比较type/length域的值与接收帧的数据域的实际数目。 如果这个域的值在1501和1535之间，这个帧是无效的，但不能被自动丢弃。当接收这种类型帧，不比较type/length域的值与接收帧的数据域的实际
4、数目。 当传输时，如果数据域长度小于帧的数据域要求的最小值，pad数据字节自动加载在数据域后面，FCS域之前。来满足数据域最小长度的要求。pad数据的内容全是0。在接收一帧时，length field存在接收缓冲中，用于确定数据域的有效长度数据，任何pad数据被软件丢弃。,Type/Length Field ：,Data Field： 这个域必须包含最小的46字节数据，可以变化到最大1500字节数据,Frame Check Sequence ：,这个域用CRC来计算，CRC是用目的地址，原地址，type/length，和数据域的内容来进行一个多项式计算。当帧由网络节点生成，CRC值被计算。CR
5、C值32bit放置在FCS域，当帧发送时。CRC多项式的X31系数作为第一位发送，X0系数作为最后一位。当帧读入时， CRC能被接收网络节点再一次计算。第二次计算的结果与原始网络节点发送的FCS的值作比较。该域用于校验在网络上传输过程中有没有错误发生 。,End-of-Frame Delimiter： 对于在MII_TXD脚的数据，end-of-frame (EOF)定界符由MII_TXEN信号的无效来指示。对于在MII_RXD脚的信号，MII_RXDV的无效建立end-of-frame (EOF)定界符。,RECEIVER:,当EMAC开启时，只要其中的一个接收缓冲完成中断标志被清除，它就马
6、上开始接收帧。如果RXACIF和RXBCIF都被清除了，接收缓冲器A首先被使用。如果两个标志都被设定，就没有数据被存储到接收缓冲器中。（PAUSE帧除外） 1. 如果MII_RXDV有效，接收机首先进行有效PA/SFD序列的检查。如果PA/SFD有效，它就会被截去.如果有效的PA/SFD没有找到，帧被忽略。 在帧的目的地址六个字节被接收后，EMAC对帧进行地址勘查。如果地址勘查拒绝了该帧，接收机转入空闲，接收机缓冲器停止接收数据，接收帧尾指示器无效。如果地址勘查接受了该帧，接收缓冲器继续接收数据 . 在帧的前14个字节被接收后，EMAC对帧进行类型/长度勘查。如果类型/长度勘查拒绝了该帧。接收
7、机转入空闲，接收机缓冲器停止接收数据，接收帧尾指示器无效。如果类型/长度勘查接受了该帧，接收缓冲器继续接收数据。 接收数据到缓冲器A或者B中。 EMAC接收机自动的从接收帧中计算一个4字节长的帧检查序列，并且将它和后缀于接收帧的CRS数据比较。 接收机接收的紧靠着的两个帧之间的空间至少要求96位的时间，如果帧间距离小于96位的时间，后面的帧就不能保证被接收机接受。,EMAC使用接收帧的目标地址来实行过滤，将不符合给定条件帧排除 .(使用RXCTS接收控制和状态寄存器) PROM1 所有帧都被接收 UNICAST FILTER:PROM0时，目的地址和MACAD相比较，决定是否接收。 BROAD
8、CAST FILTER:PROM0 BCREJ=1 所有广播帧被接收 BCREJ0 拒绝广播帧 MULTICAST FILTER:CONMC=1，PROM=0，只有符合HASH表的多播帧才被接受。 CONMC=0所有的多播帧被接受 PAUSE DESTINATION ADDRESS:如果EMAC处于全双工模式，并且RFCE位被设定，接收机侦测到来的PAUSE帧。一个PAUSE帧有一个48位的多播目的地址0180C2000001，或者是唯一的DA.一旦检测到了一个PAUSE帧，帧就会被临时接受，进行进一步的类型/长度勘查。,Address Recognition,Type/Length Reco
9、gnition,EMAC使用接受帧的类型/长度域执行过滤功能，并拒绝不符合接受标准的帧 。（使用ETCTL以太网类型控制寄存器） 如果ETCTL寄存器的所有位被清0，以太网类型过滤器不工作。如果FPET位被设定，符合ETYPE寄存器值的以太网类型帧被接受。如果FEMW被设定，Emware以太网类型帧被接受。如果FIPV6位被设定，IPV6以太网类型帧被接受。如果FARP位被设定，带有地址解决协议的以太网类型帧被接受。如果IPV4位被设定，IPV4以太网类型帧被接受。如果FIEEE位被设定，具有有效IEEE802.3长度的以太网类型帧被接受。,接收中可能出现的错误和中断（使用RXEIF和RXEI
10、E）:,如果一个接收到的帧的长度小于64字节，接收帧视为碎片并丢弃。大多数碎片是由于冲突引起的。 如果一个接收帧的长度大于1518，接收帧被视为超长并是一个错误。EMAC产生接收错误中断。 如果在接收过程中，MII_RXER有效，则它指示一个媒质错误。EMAC产生接收错误中断。 如果类型/长度域小于或等于1500（但是大于46），但是接收帧数据长度不等于类型/长度域中标注的长度，就会发生长度失配错误。如果类型/长度域小于或等于46，接收帧数据域长度不是46，也会发生长度失配错误。,EMAC产生接收错误中断。 EMAC接收机自动的从接收帧中计算一个4字节长的帧检查序列，并且将它和后缀于接收帧的C
11、RS数据比较，如果发生了一个CRS错误，EMAC产生接收错误中断。 在帧结束定界符后，接收帧被去尾以最接近数据边界。如果有一个额外的半字节，这个dribble半字节被丢弃。如果CRS的值不正确，同时有一个dribble半字节，就会发生调整错误，EMAC产生接收错误中断。 如果一个接收帧超过了接收缓冲器的大小，相应的接收超限错误标志被设定。在超限错误的情况中，帧不被接收，而且相应的完成标志和接收错误标志都不会被设置。,Transmitter：,发送数据，用户必须将其写入发送缓冲器，它由目的地址，源地址，类型/长度域和数据域组成。发送机会自动发送帧所必须的帧前序，SFD和FCS，也会自动附加填充数
12、据以扩充数据长度达到46字节的最小帧长。 当帧被写入发送缓冲器，相应的发送帧尾指示器被初始化之后，EMAC发送机就准备在网络上发送该帧了。当向TCMD域写入时，START命令被执行，EMAC在MII_TXEN上保持有效并且开始发送帧前序，帧起始符，然后是来自于发送缓冲器的帧信息。 当网络空闲时，网络节点就会等待一个称为帧间隙（IFG）的短暂时段，然后再发送帧。这为以太网接口在帧接收之间提供了短暂的恢复时间。连续发送的最小帧间隙是96位时间。,半双工模式：,Deferring： 在半双工模式，如果有负载（网络忙），网络节点监听直到负载停止。这就是用延迟来避免堵塞。一旦网络变成了空闲（也包括等待帧
13、间隙），网络节点可以开始发送帧。发送机等待无载波侦听持续60位的时间，然后等待另一个36位时间之后开始发送帧。,Collision Detection and Backoff： 冲突侦测和退避特性是以太网802.3MAC协议操作的一个正常部分。它可以致使快速自动的重订发送时间表。该特性使独立的网络节点以公平礼貌的方式参与接入网络的竞争。它为网络节点提供了一种自动调整他们的行为的方法，以回应网络负载。,Collision Window: 冲突窗口时段被设置为SFD之后的64字节时间（512位时间）。如果在冲突窗口时段内发生了冲突，重发进程被初始化。如果发生了一个延迟冲突（在冲突窗口时段之后发生的
14、冲突），不会实施重发行为。LCIE位设置为1，重发计数器被清除，发送被取消。如果 不被屏蔽（LCIE被设置），EMAC产生一个延迟冲突中断。 Jam Period: 如果在发送过程中的任何时间检测到了冲突，EMAC发送机会继续发送32位数据（称为冲突生效拥挤信号），这样在以太网络中的其他设备，都能检测到冲突。如果在帧发送的早期冲突就被检测到了，EMAC发送机继续发送直到将帧前序发送完成，然后再发送32位拥挤信号。如果在发送FCS时检测到了冲突，直到将最后的FCS半字节数据转移完成，32位拥挤信号才被发送。 Backoff Generator: 在冲突窗口时段发生了冲突之后，EMAC发送机尝试重
15、发帧数据之前的延迟时间，被设置为512位以太网缝隙时间的倍数。总的退避延迟量用一个伪随机选择的整数乘以缝隙时间来计算。 退避算法用下面的公式来确定整数r，它被用于和缝隙时间相乘，产生一个退避延迟。 0r2k 指数k是这样一个值，它是等于尝试重发的次数或者10，两者中较小的那个。系数r是一个在0和2k之间随机选择的整数。 在EMISC寄存中的RANDOM域包含一个由退避逻辑随机生成器生成的10位随机数字r。如果SSB位被设定，发送机退避逻辑强制信号退避时隙为512位时间。,重发计数器： EMAC发送机有一个重发计数器，RETX,它计算在尝试发送一个信号帧过程中，在冲突窗口时段发生的冲突次数。在每
16、一次冲突过后，重发计数器加1，当帧成功发送时重置为0。当TXACT被清除时，RETX保持0。 EMAC会进行多达15次的重发尝试。如果当RETX为15时又发生了冲突，过量冲突中断标志（ECIF）被置1，整个帧被丢弃，重发计数器重置为0。如果不被屏蔽（ECIE设为1），EMAC产生一个过量冲突中断。TXCTS中的TXACT位在整个重发过程中始终有效。TXACT一旦被清除，就开始进行下一次发送。 RETX的值可以通过EMISC读出来。,Ethernet Buffers,在系统RAM中，分配有两个以太网接收缓冲器和一个以太网发送缓冲器。他们的大小和开始地址由BUFCFG寄存器的BUFMAP域配置。,Receive Ethernet Buffer： 接收帧时，以太网接受缓冲器存储目的地址（DA），源地址（SA），类型/长度域，数据域和帧校验序列（FCS）。如果接收机有数据要存入接受缓冲器，但接受缓冲器已满，那么该接受帧只能被丢弃。如果接受帧的长度超过了接受缓冲器，相应的接受缓冲器超限标志位被置1。如果不被屏蔽（相应的接受缓冲器超限中断使能位置1），EMAC产生一个超限中断
