中财网乌鸦喝水获奖教学设计:单片机驱动DM9000网卡芯片（详细调试过程）【下】
来源：百度文库 编辑：中财网 时间：2024/04/29 14:57:36
三、ARP协议的实现
1、ARP协议原理简述
ARP协议（Address Resolution Protocol 地址解析协议），在局域网中，网络中实际传输的是“
帧”，帧里面有目标主机的MAC地址。在以太网中，一个注意要和另一个主机进行直接通信，必须要知
道目标主机的MAC地址。这个MAC地址就是标识我们的网卡芯片唯一性的地址。但这个目标MAC地址是如
何获得的呢？这就用到了我们这里讲到的地址解析协议。所有“地址解析”，就是主机在发送帧前将目
标IP地址转换成MAC地址的过程。ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC
地址，以保证通信的顺利进行。所以在第一次通信前，我们知道目标机的IP地址，想要获知目标机的
MAC地址，就要发送ARP报文（即ARP数据包）。它的传输过程简单的说就是：我知道目标机的IP地址，
那么我就向网络中所有的机器发送一个ARP请求，请求中有目标机的IP地址，请求的意思是目标机要是
收到了此请求，就把你的MAC地址告诉我。如果目标机不存在，那么此请求自然不会有人回应。若目标
机接收到了此请求，它就会发送一个ARP应答，这个应答是明确发给请求者的，应答中有MAC地址。我接
到了这个应答，我就知道了目标机的MAC地址，就可以进行以后的通信了。因为每次通信都要用到MAC地
址。
ARP报文被封装在以太网帧头部中传输，如图为ARP请求报文的头部格式。 
图6 用于以太网的ARP请求或应答分组格式
注意，以太网的传输存储是“大端格式”，即先发送高字节后发送低字节。例如，两个字节的数据
，先发送高8位后发送低8位。所以接收数据的时候要注意存储顺序。
整个报文分成两部分，以太网首部和ARP请求/应答。下面挑重点讲述。
“以太网目的地址”字段：若是发送ARP请求，应填写广播类型的MAC地址FF-FF-FF-FF-FF-FF，意思是
让网络上的所有机器接收到；
“帧类型”字段：填写08-06表示次报文是ARP协议；
“硬件类型”字段：填写00-01表示以太网地址，即MAC地址；
“协议类型”字段：填写08-00表示IP，即通过IP地址查询MAC地址；
“硬件地址长度”字段：MAC地址长度为6（以字节为单位）；
“协议地址长度”字段：IP地址长度为4（以字节为单位）；
“操作类型”字段：ARP数据包类型，1表示ARP请求，2表示ARP应答；
“目的以太网地址”字段：若是发送ARP请求，这里是需要目标机填充的。
2、ARP的处理程序
ARP协议原理很简单，下面我们来编写ARP协议的处理函数。新建文件命名为arp.c，填写如下函数
：
unsigned char mac_addr[6] = {*，*，*，*，*，*};
unsigned char ip_addr[4] = { 192, 168, *, * };
unsigned char host_ip_addr[4] = { 192, 168, *, * };
unsigned char host_mac_addr[6]={ 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff, 0xff };
unsigned char Buffer[1000];
uint16 packet_len;
/*这些全局变量，在前面将的文件中有些已经有过定义，这里要注意在前面加上“extern”关键字。“
*”应该根据自己的机器修改*/
#define ARPBUF ((struct arp_hdr*)(&Buffer[0]))
#define HON(n) ((((uint16)((n) & 0xff)) << 8) | (((n) & 0xff00) >> 8))
/*此宏定义是将小端格式存储的字（两个字节）转换成大端格式存储*/
void arp_request(void) //发送ARP请求数据包
{
//以太网首部
memcpy(ARPBUF->ethhdr.d_mac, host_mac_addr, 6);
/*字符串拷贝函数，文件要包含
贝字符数*/
memcpy(ARPBUF->ethhdr.s_mac, mac_addr, 6);
ARPBUF->ethhdr.type = HON( 0x0806 );
/*小端格式的编译器，可以用HON()宏来转换成大端格式，如果你的编译器是大端格式，直接填写
0x0806即可*/
/*就是简单的按照协议格式填充，以下同*/
//ARP首部
ARPBUF->hwtype = HON( 1 );
ARPBUF->protocol = HON( 0x0800 );
ARPBUF->hwlen = 6;
ARPBUF->protolen = 4;
ARPBUF->opcode = HON( 1 );
memcpy(ARPBUF->smac, mac_addr, 6);
memcpy(ARPBUF->sipaddr, ip_addr, 4);
memcpy(ARPBUF->dipaddr, host_ip_addr, 4);
packet_len = 42;//14+28=42
sendpacket( Buffer, packet_len );
}
注释：ARPBUF的宏定义和ARP首部结构，在前面已经讲过。同时注意执行该函数时中断的处理。这里没
作处理。
看上去很easy吧，下面函数实现接收ARP请求或接收ARP应答的处理。
unsigned char arp_process(void)//ARP接收函数，成功返回1，否则返回0
{
//简单判断ARP数据包有无损坏,有损坏则丢弃,不予处理
if( packet_len < 28 )//ARP数据长度为28字节为无效数据
{
return 0;
}
switch ( HON( ARPBUF->opcode ) )
{
case 1 : //处理ARP请求
if( ARPBUF->dipaddr[0] == ip_addr[0] &&
ARPBUF->dipaddr[1] == ip_addr[1] &&
ARPBUF->dipaddr[2] == ip_addr[2] &&
ARPBUF->dipaddr[3] == ip_addr[3] )//判断是否是自己的IP，是否向自己询问MAC地址
。
{
ARPBUF->opcode = HON( 2 );//设置为ARP应答
memcpy(ARPBUF->dmac, ARPBUF->smac, 6);
memcpy(ARPBUF->ethhdr.d_mac, ARPBUF->smac, 6);
memcpy(ARPBUF->smac, mac_addr, 6);
memcpy(ARPBUF->ethhdr.s_mac, mac_addr, 6);
memcpy(ARPBUF->dipaddr, ARPBUF->sipaddr, 4);
memcpy(ARPBUF->sipaddr, ip_addr, 4);
ARPBUF->ethhdr.type = HON( 0x0806 );
packet_len = 42;
sendpacket( Buffer, packet_len );//发送ARP数据包
return 1;
}
else
{
return 0;
}
break;
case 2 : //处理ARP应答
if( ARPBUF->dipaddr[0] == ip_addr[0] &&
ARPBUF->dipaddr[1] == ip_addr[1] &&
ARPBUF->dipaddr[2] == ip_addr[2] &&
ARPBUF->dipaddr[3] == ip_addr[3] )//再次判断IP，是否是给自己的应答
{
memcpy(host_mac_addr, ARPBUF->smac, 6);//保存服务器MAC地址
return 1;
}
else
{
return 0;
}
break;
default ://不是ARP协议
return 0;
}
}
根据ARP协议格式看这两个函数并不困难。于是我们又得到两个函数：arp_request()和
arp_process()。
3、ARP程序调试
下面我们修改主函数和中断处理函数。
将mian()函数中的“sendpacket(60);”语句换成“arp_request();”语句。
void int_issue(void) //中断处理函数，需要根据自己的处理器进行设置
{
unsigned int i;
i = receivepacket(Buffer);//将数据读取到Buffer中。
if(i == 0)
{
return;
}
else
{
i = arp_process();
if(i == 1)//判断是否是ARP协议
print_hostmacaddr();//打印目标机的MAC地址，就是用串口打印host_mac_addr[]中的6
个字节
}
}
保存运行调试。 
图7 主机MAC地址
至此，关于DM9000的调试过程就完成了。之后我还调试了UDP通讯、TCP通讯等，主要是关于协议的
处理了，这里就不介绍了。有兴趣的朋友可以参看《TCP/IP协议》第一卷，将会有很大帮助。希望这些
调试过程能为读者或多或少的提供些有用的信息，也欢迎大家和我一起讨论。
我的Email：mengqx25@163.com
补充：增加了udp实现 http://hi.baidu.com/firstm25/blog/item/d22f3443e373781f73f05d9b.html