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相對于其他總線，以太網的知識龐雜，當然，可獲取的資料也豐富。以太網的知識從驅動層到上層協議棧，很難一下消化，所以，不妨從點開始，不斷地拓展和鏈接，從而形成完整地以太網知識框架，進而更好地解決工程問題。

本文，從通信出發，聊一聊以太網發送描述符（Transmit Descriptor）。

提示：基于TC4xx討論。

1、Transmit Descriptor

我們知道：相比與CAN、Lin等總線，以太網的數據吞吐量比較大，eg：1500bytes。如果讓CPU干數據搬運工作，尤其大量數據搬運工作，這有點"屈才"。所以，系統設計中，為了最大程度的釋放CPU，在以太網的數據搬運中，會使用專門的DMA（Direct Memory Access）搬運。如果想讓DMA知道如何搬運數據，就需要提前告知其搬運規則，因此，描述符（Descriptor）應用而生。對于以太網數據發送，則使用Transmit Descriptor描述以太網數據的發送規則。

Transmit Descriptor有兩種格式：Read格式和Write-Back格式。Transmit Descriptor Read Format如下所示：

如上圖，在進行數據發送時，需要注意字節序（單片機一般是小端模式），而如上的描述符可能需要大端處理。

Transmit Normal Descriptor (Write-Back Format)，示意如下：

當DMA完成數據搬運以后，會對描述符進行寫回操作，主要操作TDES3的OWN和DESC STATUS位域，將發送狀態反饋給Application。

（一）Application與DMA的"握手"

描述符是Application與DMA之間的紐帶，Application通過描述符將待發送的信息填充到Transmit Descriptor中，DMA通過判斷DES3.OWN獲取發送請求。即：Application需要發送數據時，將數據地址放入Buffer1（對應DES0），同時，將一些控制信息寫入可用的Transmit Descriptor中，最后，設置DES3.OWN = 1，請求DMA發送數據，這一步可以看作：Application將操作后的發送描述符控制權交給DMA；當DMA發送完數據以后，將對應發送描述符的DES3.OWN復位（=0），這一步可以看作：DMA將目標描述符的控制權返還給Application。通過DES3.OWN，Application與DMA進行交流，也就是"握手"動作，進而保證數據有序交互，示意如下：

DMA發送完成或者接收完成，一般會有中斷觸發，如果有特殊操作，也可以在中斷回調函數中處理。

2、描述符鏈表

實際使用中，常常使用環形DMA描述符結構（DMA Descriptor Ring），示意如下：

如上結構，大家并不陌生。這里，我們需要注意一些細節。

（一）描述符間隔

當使用多個描述符時，描述符之間可以設置間隔（eg：DMA_Ch(#i)_Control寄存器的DSL位域，Descriptor Skip Length）。間隔設置多少需要根據手冊要求，本文可以設置的數據間隔：DWord（8 byte）的整數倍，如果DSL = 0，則意味著描述符間沒有間隔。

（二）發送描述符操作的寄存器

理解以太網發送，還需要理解與描述符操作相關的寄存器。本文聚焦發送相關的幾個DMA寄存器：

DMA_CHi_TXDESC_LIST_ADDRESS：發送描述符的基地址，指向發送描述符鏈表的第一個描述符，初始化時賦值；

DMA_CHi_CURRENT_APP_TXDESC：當前發送描述符，指向DMA當前可用的描述符；

DMA_CHi_TXDESC_RING_LENGTH：存放發送描述符長度，可使用長度 = n + 1（n是寄存器中存儲的實際值）；

DMA_CHi_TXDESC_TAIL_POINTER：發送描述符尾指針，每次請求發送以太網Frame后，需要Application更新Transmit Descriptor地址，即：指向下一個可用的空閑描述符地址。

如果Current Descriptor Pointer == Descriptor Tail Pointer，則DMA會自動掛起(Suspend)，停止數據搬運。當Application再次請求數據發送時，需要向Descriptor Tail Pointer中寫入發送信息，偏移Descriptor Tail Pointer，使其滿足：Current Descriptor Pointer < Descriptor Tail Pointer。如果Descriptor Tail Pointer偏移到尾部，則重新回到Descriptor Base Address。

3、以太網幀發送流程

以太網Frame的發送流程，示意如下：

具體發送流程解讀：

1、Application通過DMA_CHi_CURRENT_APP_TXDESC寄存器獲取當前可用的發送描述符地址，將發送信息填充到可用的發送描述符中，即：告知DMA搬運規則。之后，Application將TDES3.OWN置位（=1），請求發送數據；

2、DMA能否搬運數據，需要判斷DMA的工作模式，如果DMA處于Stop模式，需要重新啟動DMA。通過判斷DMA_CHj_Status (j=0-7)的TPS（Transmit Process Stopped）位域確認其是否處于Stop模式。具體描述：如果TPS == 1，表示DMA處于Stop模式，需要向TPS位域寫1清除，同時，進行DMA使能操作。當然，還可以進一步的檢查其他信息，eg：TBU（Transmit Buffer Unavailable）；

3、當Application將描述符的控制權交給DMA以后，還需要Transmit Poll Demand，即：向DMA_CHi_TXDESC_TAIL_POINTER寄存器寫入信息，一般寫入下一個可用發送描述符地址，讓DMA脫離掛起狀態，去查詢待處理的發送描述符信息；

4、當DMA發送完數據以后，DMA_CHi_CURRENT_APP_TXDESC寄存器的發送描述符地址自動偏移一個，如果Current Descriptor Pointer < Descriptor Tail Pointer，DMA繼續發送數據；如果Current Descriptor Pointer == Descriptor Tail Pointer，DMA隨即掛起(Suspend)，停止數據搬運，同時，數據的發送狀態回寫（write-back）到TDES3中。

數據的發送流程關鍵步驟如上，理解了數據發送，也就不難理解數據的接收過程。

（一）DMA狀態變化流程

1、以太網專用DMA初始化以后，如果沒有數據發送，進入Suspend狀態。此時，DMA_CHi_TXDESC_TAIL_POINTER指向空，示意如下：

2、Application請求發送數據時，從DMA_CHi_CURRENT_APP_TXDESC寄存器獲取可用的發送描述符地址，填充發送規則。向DMA_CHi_TXDESC_TAIL_POINTER寄存器寫入下一個可用描述符地址，使其滿足Current Descriptor Pointer < Descriptor Tail Pointer，即：觸發DMA發送，示意如下：

3、Frame發送完成以后，DMA_CHi_CURRENT_APP_TXDESC寄存器中的可用描述符地址，自動向后偏移一個，使得Current Descriptor Pointer == Descriptor Tail Pointer，DMA隨即掛起(Suspend)，示意如下：