[发明专利]一种实现ARP协议IP核的方法

说明书

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，特别涉及用以太网传输数据的系统芯片(SoC)设计，具体是一种实现ARP协议IP核的方法。

背景技术

ARP是Address Resolution Protocol的缩写，即地址解析协议。对于网络通信，IP地址只是主机在网络层以上所使用的地址。若要将网络层中的数据发送给网络另一端的主机，还要将数据中的IP地址转换为MAC地址后才能在网络中传输。

由于IP地址有32位，而局域网的硬件地址是48位，因此它们之间不存在简单的映射关系。地址解析协议ARP就是用于解决这个问题。

另外，集成电路工艺的不断进步使得在一块芯片中实现一个系统的方案成为可能。现代系统芯片(SoC)的设计瓶颈不再是制造能力的局限，而是芯片的设计和验证能力跟不上的系统芯片所容纳的逻辑门数的增长。因此，复用事先设计好的模块，通过模块集成的新的SoC设计方法被提出，并逐渐取代了原来专用集成电路(ASIC)的设计方法。这些事先设计的模块就被称为IP核(Intellectual Property)。IP核必须事先验证其功能的正确性，同时性能也要达到规定指标。IP核的可复用性和可移植性也是衡量其设计好坏的一个重要标准，一个通用的接口(Interface)是保证IP核可复用和和可移植的必要条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够根据ARP标准协议(RFC 826协议)，实现ARP协议IP核的方法。

本发明方法包括：一、管理和查询ARP缓存；二、接收ARP报文并根据接收到的报文类型做出响应。

ARP协议IP核与系统中的其它模块的接口包括“wishbone总线”和“中断”两种方式。当本IP核应用系统中的单元以wishbone总线协议相互通信时，本IP核为从单元(slave)，任何一次通信必须由系统中其它的主单元(master)通过写各种控制指令到本IP核来发起(以下将系统中的主单元统称为“主机”)，而本IP核根据指令中的信息做出响应。当本IP核需要与系统中的主机通信时，将信息按一定格式进行编码，并写入中断状态寄存器中，同时置位中断输出。该中断输出用于通知主机读取中断状态寄存器中的信息，并根据其中的信息做出相应的处理。

当主机要发送网络数据包时，首先要确认报文的目的IP地址对应的MAC地址是否已经在本发明中的ARP缓存中。

本发明管理和查询ARP缓存的步骤包括：

1、主机通过Wishbone总线将查询MAC-IP地址对的命令写入寄存器中，该命令包括待查询的IP地址和本次查询的标志符；提取命令中的这两个信息，分别存入待查询IP地址寄存器和待查询IP地址的标识符寄存器中，并产生开始查询的使能信号；

2、将IP查询指针寄存器清零，使之指向ARP缓存的开始位置；

3、若ARP缓存满寄存器的值为1，则比较IP查询指针寄存器中的值和ARP缓存的总深度，若前者的值大于后者，则转到步骤7，即在ARP缓存中没有找到主机请求的IP地址；若前者的值小于等于后者，则转到步骤4；若ARP缓存满寄存器的值为0，则比较IP查询指针寄存器的值和ARP缓存边界指针寄存器的值，若前者大于等于后者，则转到步骤7，即在ARP缓存中没有找到主机请求的IP地址；若前者小于后者，则转到步骤4；

4、以IP查询指针寄存器的值为地址，读取ARP缓存中IP地址队列中的IP地址的低16位，将该值与待查询IP地址寄存器的低16位比较，若两者相同则转步骤5；若两者不相等，则将IP查询指针寄存器的值加1，并更新到该寄存器中，然后转到步骤3；

5、以IP查询指针寄存器的值为地址，读取ARP缓存中IP地址队列中的IP地址的高16位，将该值与待查询IP地址寄存器的高16位比较，若两者相同则转步骤6，即找到主机请求的IP地址；若两者不相等，则将IP查询指针寄存器的值加1，并更新到该寄存器中，然后转到步骤3；

6、将以IP查询指针寄存器的值为基地址，从ARP缓存的MAC地址队列中读出MAC地址，并写入到MAC缓存中；然后以中断方式通知主机，表明在ARP缓存中找到了MAC-IP地址对应关系，查询结束。其中，在读取ARP缓存中的MAC地址时，分三次、每次16位，从MAC地址的高位开始连续读取，并将读出的地址按顺序写入MAC缓存中。