软件版本来源:K1_STK_v1.1
硬件平台:自己做的板子
目的:PC与DSP正常UDP通信,因为PC和DSP事先不知道对方MAC地址,无法发送UDP报文,需要ARP协议解析MAC地址
ARP(Address Resolution Protocol)协议,地址解析协议。该协议的功能是将IP地址转化为物理地址。IP地址是在第三层即网络层,MAC地址是在第二层即数据链路层,他们彼此是不能通信的。在通过以太网发送IP数据包时,需要先封装IP地址和MAC地址报头,但是由于发送数据包时知道目标的IP地址,而是不知道目标的MAC地址的,而彼此通信就必须知道对方的MAC地址,所以需要使用ARP地址解析协议。
如上图所示,ARP工作分为2个阶段,第一阶段ARP请求,第二阶段ARP响应。
假设PC1的IP为192.168.1.1, PC2的IP为192.168.1.2。此时PC1想给PC2发送数据
(1)PC1会在自己的本地的ARP缓存表中通过PC2的IP地址检查与之对应的MAC地址
(2)如果在自己本地的ARP缓存表中没有找到与之匹配的MAC地址,PC1就会将ARP的请求帧广播到本地网络的所有主机。当本地网络上所有主机都接收到ARP请求后,并且检查是否与自己的IP地址相匹配,如果补匹配则会丢弃。
(3)此时PC2也会收到ARP请求报,PC2确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址相匹配,则会将PC1的地址和MAC地址加入到自己的本地ARP缓存表中
(4)此时PC2会将包含自己的MAC地址的ARP响应包回复到PC1,此时是单播
(5)当PC1收到主机PC2发来的ARP响应包后,会将PC2的IP地址和MAC地址一同加入到自己的本地ARP缓存表中。当然这不是永久性的,默认有效期是120s,当时间超时后,将会删除该条目,然后重新上述的过程。
ARP缓存表
就是记录IP地址和经过解析后的MAC地址对应的条目的一张表。因为一个局域网中的电脑少则几台,多则几百台。这么多电脑之间通信,不可能每次都去获取MAC地址,所以就有了ARP缓存表。可以通过Windows的命令提示符输入arp -a 显示ARP表。
ARP报文格式
硬件类型(2Byte):指明了发送方想知道的硬件接口类型,以太网的值为1;
协议类型(2Byte):指明了发送方提供的高层协议类型,IP为0800(16进制);
硬件地址长度(1Byte)和协议长度(1Byte):指明了硬件地址和高层协议地址的长度,这样ARP报文就可以在任意硬件和任意协议的网络中使用,对MAC地址来说长度是6,对IP(v4)地址来说长度是4;
操作类型(2Byte):用来表示这个报文的类型,ARP请求为1,ARP响应为2,RARP请求为3,RARP响应为4;
发送方硬件地址(0-3字节):源主机硬件地址的前3个字节;
发送方硬件地址(4-5字节):源主机硬件地址的后3个字节;
发送方IP地址(0-1字节):源主机硬件地址的前2个字节;
发送方IP地址(2-3字节):源主机硬件地址的后2个字节;
目标硬件地址(0-1字节):目的主机硬件地址的前2个字节;
目标硬件地址(2-5字节):目的主机硬件地址的后4个字节;
目标IP地址(0-3字节):目的主机的IP地址。
注意:以太网帧中的最小数据长度为46字节,不足46字节的要用填充字节补上
代码实现:在上一博客的UDP发送程序基础上实现,即在MAC帧头后添加ARP报头,然后根据以太网帧数据必须大于46字节补齐。
以下函数写在GE_2DSP_Test.c文件
/*******************************************************/
//函数功能:添加应答ARP层
//第一个参数:存放ARP包数据的地址
//第二个参数:发送方MAC地址
//第三个参数:发送方IP地址
//第四个参数:接收方MAC地址
//第五个参数:接收方IP地址
//第五个参数:操作符,ARP请求为0x0001,ARP响应为0x0002
void Fill_ARP_header(Uint8 * buffer,unsigned long long Sour_MAC, unsigned int Sour_IP, unsigned long long Dest_MAC,unsigned int Dest_IP,Uint16 opt){
buffer[14]= 0x00; //硬件类型
buffer[15]= 0x01;
buffer[16]= 0x08; //协议类型
buffer[17]= 0x00;
buffer[18]= 0x06; //硬件地址长度
buffer[19]= 0x04; //协议长度
buffer[20]= ((opt)>>8 )&0xFF; //操作类型
buffer[21]= ((opt)>>0 )&0xFF;
buffer[22]= (_hill(Sour_MAC)>>8)&0xFF; //发送方硬件地址
buffer[23]= (_hill(Sour_MAC)>>0)&0xFF;
buffer[24]= (_loll(Sour_MAC)>>24)&0xFF;
buffer[25]= (_loll(Sour_MAC)>>16)&0xFF;
buffer[26]= (_loll(Sour_MAC)>>8 )&0xFF;
buffer[27]= (_loll(Sour_MAC)>>0 )&0xFF;
buffer[28]= ((Sour_IP)>>24)&0xFF; //发送方IP地址
buffer[29]= ((Sour_IP)>>16)&0xFF;
buffer[30]= ((Sour_IP)>>8)&0xFF;
buffer[31]= ((Sour_IP)>>0)&0xFF;
buffer[32]= (_hill(Dest_MAC)>>8)&0xFF; //接收方硬件地址
buffer[33]= (_hill(Dest_MAC)>>0)&0xFF;
buffer[34]= (_loll(Dest_MAC)>>24)&0xFF;
buffer[35]= (_loll(Dest_MAC)>>16)&0xFF;
buffer[36]= (_loll(Dest_MAC)>>8 )&0xFF;
buffer[37]= (_loll(Dest_MAC)>>0 )&0xFF;
buffer[38]= ((Dest_IP)>>24)&0xFF; //接收方IP地址
buffer[39]= ((Dest_IP)>>16)&0xFF;
buffer[40]= ((Dest_IP)>>8 )&0xFF;
buffer[41]= ((Dest_IP)>>0 )&0xFF;
}
/*******************************************************/
//第一个参数:操作符,ARP_OPT_ACK为应答PC的ARP操作符,ARP_OPT_REQ为呼叫ARP操作符
//第一个参数:要发送的ARP帧数目
void TR_ARP(Uint16 opt,Uint32 Packets){
int i, j;
Uint32 uiPayloadNumBytes;
Uint32 uiFDQ;
Uint32 uiCycles, uiTxGoodFrames;
Uint8 * ucpBuffer;
HostPacketDescriptor * hostDescriptor;
Uint32 uiTotalNumPackets=0;
for(j= 0; j< GE_NUM_ETHERNET_PORT; j++)
{
if(FALSE==Port_OK(j))
continue;
uiPayloadNumBytes=18;//MAC帧补齐46字节填充位
if(uiPayloadNumBytes>DDR_PACKET_BUFFER_SIZE0)
uiFDQ= DDR_HOST_SIZE1_FDQ;
else
uiFDQ= DDR_HOST_SIZE0_FDQ;
for(i=0; i
{
hostDescriptor= (HostPacketDescriptor *)KeyStone_queuePop(uiFDQ);
if(NULL==hostDescriptor)
{
printf("Source queue %d is NULL
", uiFDQ);
GE_Check_Free_Queues(); //for debug
break;
}
/*invalid cache before read descriptor RAM*/
InvalidCache((void *)hostDescriptor, 64);
/*Directed packet to port. Setting these bits to a non-zero value
indicates that the packet is a directed packet. Packets with the
these bits set will bypass the ALE and send the packet directly
to the port indicated.*/
hostDescriptor->ps_flags= j+1;
/*initialize the source buffer*/
ucpBuffer= (Uint8 *)hostDescriptor->buffer_ptr;
/*fill MAC header*/
Fill_EMAC_header(ucpBuffer, ETHERNET_ARP_PACKET, Source_MAC_address[j],(unsigned long long)0xffffffffffff);
/*******************************************************/
/*fill ARP header*/
Fill_ARP_header(ucpBuffer, Source_MAC_address[j], Sour_IP, Dest_MAC_address[j], Dest_IP, opt);
/*fill data pattern*/
hostDescriptor->packet_length= EMAC_HEADER_LEN+ ARP_HEADER_LEN+uiPayloadNumBytes;//
/*******************************************************/
/*write back data from cache to descriptor RAM*/
WritebackCache((void *)hostDescriptor, 64);
WritebackCache((void *)ucpBuffer, EMAC_HEADER_LEN+ ARP_HEADER_LEN+uiPayloadNumBytes);//
//save descriptors to temp buffer
TxDescriptorTempBuffer[uiTotalNumPackets]= (Uint32)hostDescriptor;
uiTotalNumPackets++;
}
}
//TSC_delay_ms(10000);
uiTxGoodFrames= Get_TX_Good_Frames();
uiCycles= TSCL;
for(i=0; i< uiTotalNumPackets; i++)
{
/*push the packet descriptor to Packet DMA TX queue*/
KeyStone_queuePush(GE_DIRECT_TX_QUEUE,
TxDescriptorTempBuffer[i]|FETCH_SIZE_64);
//delay to avoid potentail overflow, for debug only
TSC_delay_ms(DELAY_BETWEEN_PACKET_MS);
}
/*wait all packets have been send out successfully*/
while((Get_TX_Good_Frames()-uiTxGoodFrames)
{
asm(" NOP 5");
#if 1 //for debug
if(TSC_count_cycle_from(uiCycles)>0x3FFFFFFF) //timeout
{
puts("waiting for transfer complete timeout!");
print_GE_status_error(); //for debug
while(1); //trap
}
#endif
}
}
在GE_Interrupts.c的中断帧数剧处理函数parserRxPacket()中,添加ARP应答函数
if(type==ETHERNET_ARP_PACKET){
Dest_MAC_address[0]=sourceMAC;
Dest_MAC_address[1]=sourceMAC;
ALE_Entries_Init(ALE_RECEIVE_ALL);
TR_ARP(ARP_OPT_ACK,1);
}
else if(type==ETHERNET_IPV4_PACKET){
...}