Network Controler RTL8019AS

アイコン ＲＴＬ８０１９ＡＳというＬＳＩ
　 Realtek製のＲＴＬ８０１９ＡＳはＮＥ２０００というかつてＮｏｖｅｌｌから発売されたネットワークインターフェースカードが原型になっています。その当時はＮＳ（ナショナルセミコンダクタ)のＤＰ８３９０とそのファミリのＬＳＩで構成されていたのでした。（私はNE2000のオリジナルは見たことがありません）ＲＴＬ８０１９ＡＳはＮＥ２０００の上位互換品ですからＤＰ８３９０にあったレジスタは全て継承してさらにＲＴＬ８０１９ＡＳのオリジナルレジスタが付加されました。詳しくはマニュアルを参照してください。マニュアルといっても不親切なドキュメントで、信号のアクティブ論理レベルさえ記載されていません。
チップの高密度化が進みそれまで外部付けだったバッファＲＡＭがＲＴＬ８０１９ＡＳ内部に入ってしまいました。これによって配線の本数が少なくなったしネットワークカードの小型化に貢献しています。今回作成した器材ではＤＰ８３９０にあったレジスタ以外は触れていません。人づてに聞いたところによるとＲＴＬ８０１９ＡＳ内部には８０５１ＣＰＵが入っているとか・・・

アイコン ネットワークとＬＳＩの融合
ＣＰＵからネットワークを見た場合どういうふうに見えるのでしょうか？
実は単純にメモリにしか見えません。それをＲＴＬ８０１９ＡＳが担当しています。ＣＰＵはＲＴＬ８０１９ＡＳなどのネットワークＬＳＩ同士がどうやって通信しているのか知りません。
ＣＰＵは常時ＲＴＬ８０１９ＡＳのＢＮＲＹレジスタとＣＵＲＲレジスタを監視しています。(割り込みを使用した場合ＣＰＵは常時監視する必要はありません）ネットワークなら何もデータがきていない場合ＣＵＲＲ＝ＢＮＲＹ＋１という関係になっています。この関係が崩れたと言うことはデータがバッファＲＡＭに蓄積されたと言うことになります。レイヤ２より上の層は全てＣＰＵが面倒を見ます。一般的にＲＴＬ８０１９ＡＳは自分に割り当てられたＭＡＣアドレスしか反応しません。（設定によって変えられるが普通は自分宛のパケットとブロードキャスト以外は反応しない）

ＲＴＬ８０１９ＡＳ内部は推奨設定時に１５３６バイトの送信バッファと１４８４８バイトの受信バッファが入っています。それぞれ４０Ｈ〜４５Ｈページ（４０００Ｈ〜４５ｆｆＨ）、４６Ｈ〜７ＦＨページ（４６００Ｈ〜７ｆｆｆＨ）までのアドレスが割り振られています。しかしＲＴＬ８０１９ＡＳにはそんなに多くのアドレス線はありません。ではどうやってアクセスしているのでしょうか？
　そのカギを握るのがRSAR0,1とRBCR0,1です。RSAR0,1には受信データの読み込み開始アドレスを、RBCR0,1には転送バイト数をそれぞれセットします。そしてデータを読み込むのはリモートDMAポートから読み込みます。８ｂｉｔ接続の場合はRBCR0,1に設定した回数読み込みます。１６ｂｉｔ接続の場合はRBCR0,1の１／２回連続して読み込みます。（注１）読み込む毎にRSAR0,1はインクリメントされRBCR0,1はデクリメントされます。RBCR0,1が0になれば転送終了です。
ここでまた疑問が生じます。イーサネットの場合送信されるデータのデータ数は固定ではありません。いったい何バイトのデータが届いたのか特定できません。これを特定するのがバッファ内のデータに隠されています。実は受信データの冒頭部分に受信ステータスと次のフレーム開始ページ番号と受信フレームのバイト数が格納されています。
　
+0 Recive Status 受信時のステータス(RSRがコピーされる）
+1 Next Packet Pointer 次のフレーム開始ページを示す。
+2 Recive Counter(L) 受信フレームのデータ数（下位８ｂｉｔ）
+3 Recive Counter(H) 受信フレームのデータ数（上位８ｂｉｔ）
+4〜+9 宛先MACアドレス 宛先MACアドレス
+10〜+15 送信元MACアドレス 送信元MACアドレス
+16 データタイプ データタイプ参照
+18〜 イーサネット層のデータ データ本体
初期化直後、ＢＮＲＹ＝４６Ｈ，ＣＵＲＲ＝４７Ｈと設定します。この状態でフレームを受信するとＣＵＲＲ＝ＢＮＲＹ＋１という関係がくずれます。ＣＰＵは直ちに受信バッファの最初の４バイトを読み込みます。このアドレスはＢＮＲＹ×１００ＨとなりRSAR0,1にセットし、読み込むデータバイト数はRBCR0,1にセットするという仕組みです。
　４バイトを読み込んで正常なパケットであればＢＮＲＹを更新します。ＢＮＲＹを直ちに更新しないと次のフレームを受信しそこなう可能性があるのでできるだけ早く更新します。ＢＮＲＹを更新し終わってから受信したフレームの解析を行います。

注1:ＲＴＬ８０１９ＡＳを１６ｂｉｔ接続した場合、ビックエンディアンとリトルエンディアンの設定がありますがリトルエンディアンでしか動作しないようです。今回は８ｂｉｔ接続だったので確認はしていませんが。

アイコン フレームの最低保証
　 イーサネットフレームにはデータ数の制限があります。1フレーム６０〜１５１４バイトと決まっています。厳密にはフレームの最後にＣＲＣがつきますがＬＳＩが送信時には勝手に付加して、受信時には勝手に取り除くのでＣＲＣは含めません。送信時に最低保証に届かなかった場合はどうしましょう？フレームの最後に00Hを付加して60バイトに調整してください。1514バイトを超えてしまった場合はフレームを分けるしかありません。



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