#### 1. MAC的功能
MAC 子層是屬于數據鏈路層的下半部分,它主要負責與物理層進行數據交接,如是否可以發送數據,發送的數據是否正確,對數據流進行控制等。它自動對來自上層的數據包加上一些控制信號,交給物理層。接收方得到正常數據時,自動去除 MAC 控制信號,把該數據包交給上層。
#### 2. MAC 數據包
IEEE 對以太網上傳輸的數據包格式也進行了統一規定,見圖 3-2。該數據包被稱為MAC 數據包。

圖 3?2 MAC 數據包格式
MAC 數據包由前導字段、幀起始定界符、目標地址、源地址、數據包類型、數據域、填充域、校驗和域組成。
* 前導字段,也稱報頭,這是一段方波,用于使收發節點的時鐘同步。內容為連續 7 個字節的 0x55。字段和幀起始定界符在 MAC 收到數據包后會自動過濾掉。
* 幀起始定界符(SFD): 用于區分前導段與數據段的,內容為 0xD5。
* MAC 地址: MAC 地址由 48 位數字組成,它是網卡的物理地址,在以太網傳輸的最底層,就是根據 MAC 地址來收發數據的。部分 MAC 地址用于廣播和多播,在同一個網絡里不能有兩個相同的 MAC 地址。 PC 的網卡在出廠時已經設置好了 MAC 地址,但也可以通過一些軟件來進行修改,在嵌入式的以太網控制器中可由程序進行配置。數據包中的 DA 是目標地址, SA 是源地址。
* 數據包類型: 本區域可以用來描述本 MAC 數據包是屬于 TCP/IP 協議層的 IP 包、 ARP包還是 SNMP 包,也可以用來描述本 MAC 數據包數據段的長度。 如果該值被設置大于 0x0600,不用于長度描述,而是用于類型描述功能,表示與以太網幀相關的 MAC客戶端協議的種類。
* 數據段: 數據段是 MAC 包的核心內容,它包含的數據來自 MAC 的上層。其長度可以從 0~1500 字節間變化。
* 填充域:由于協議要求整個 MAC 數據包的長度至少為 64 字節(接收到的數據包如果少于 64 字節會被認為發生沖突,數據包被自動丟棄),當數據段的字節少于 46 字節時,在填充域會自動填上無效數據,以使數據包符合長度要求。
* 校驗和域: MAC 數據包的尾部是校驗和域,它保存了 CRC 校驗序列,用于檢錯。
以上是標準的 MAC 數據包, IEEE 802.3 同時還規定了擴展的 MAC 數據包,它是在標準的 MAC 數據包的 SA 和數據包類型之間添加 4 個字節的 QTag 前綴字段,用于獲取標志的 MAC 幀。前 2 個字節固定為 0x8100,用于識別 QTag 前綴的存在;后兩個字節內容分別為 3 個位的用戶優先級、 1 個位的標準格式指示符(CFI)和一個 12 位的 VLAN 標識符。
- 說明
- 第1章:網絡協議簡介
- 1.1:常用網絡協議
- 1.2:網絡協議的分層模型
- 1.3:協議層報文間的封裝與拆封
- 第2章:LwIP簡介
- 2.1:LwIP的優缺點
- 2.2:LwIP的文件說明
- 2.2.1:如何獲取LwIP源碼文件
- 2.2.2:LwIP文件說明
- 2.3:查看LwIP的說明文檔
- 2.4:使用vscode查看源碼
- 2.4.1:查看文件中的符號列表(函數列表)
- 2.4.2:函數定義跳轉
- 2.5:LwIP源碼里的example
- 2.6:LwIP的三種編程接口
- 2.6.1:RAW/Callback API
- 2.6.2:NETCONN API
- 2.6.3:SOCKET API
- 第3章:開發平臺介紹
- 3.1:以太網簡介
- 3.1.1:PHY層
- 3.1.2:MAC子層
- 3.2:STM32的ETH外設
- 3.3:MII 和 RMII 接口
- 3.4:PHY:LAN8720A
- 3.5:硬件設計
- 3.6:軟件設計
- 3.6.1:獲取STM32的裸機工程模板
- 3.6.2:添加bsp_eth.c與bsp_eth.h
- 3.6.3:修改stm32f4xx_hal_conf.h文件
- 第4章:LwIP的網絡接口管理
- 4.1:netif結構體
- 4.2:netif使用
- 4.3:與netif相關的底層函數
- 4.4:ethernetif.c文件內容
- 4.4.1:ethernetif數據結構
- 4.4.2:ethernetif_init()
- 4.4.3:low_level_init()
- 第5章:LwIP的內存管理
- 5.1:幾種內存分配策略
- 5.1.1:固定大小的內存塊
- 5.1.2:可變長度分配
- 5.2:動態內存池(POOL)
- 5.2.1:內存池的預處理
- 5.2.2:內存池的初始化
- 5.2.3:內存分配
- 5.2.4:內存釋放
- 5.3:動態內存堆
- 5.3.1:內存堆的組織結構
- 5.3.2:內存堆初始化
- 5.3.3:內存分配
- 5.3.4:內存釋放
- 5.4:使用C庫的malloc和free來管理內存
- 5.5:LwIP中的配置
- 第6章:網絡數據包
- 6.1:TCP/IP協議的分層思想
- 6.2:LwIP的線程模型
- 6.3:pbuf結構體說明
- 6.4:pbuf的類型
- 6.4.1:PBUF_RAM類型的pbuf
- 6.4.2:PBUF_POOL類型的pbuf
- 6.4.3:PBUF_ROM和PBUF_REF類型pbuf
- 6.5:pbuf_alloc()
- 6.6:pbuf_free()
- 6.7:其它pbuf操作函數
- 6.7.1:pbuf_realloc()
- 6.7.2:pbuf_header()
- 6.7.3:pbuf_take()
- 6.8:網卡中使用的pbuf
- 6.8.1:low_level_output()
- 6.8.2:low_level_input()
- 6.8.3:ethernetif_input()
- 第7章:無操作系統移植LwIP
- 7.1:將LwIP添加到裸機工程
- 7.2:移植頭文件
- 7.3:移植網卡驅動
- 7.4:LwIP時基
- 7.5:協議棧初始化
- 7.6:獲取數據包
- 7.6.1:查詢方式
- 7.6.2:ping命令詳解
- 7.6.3:中斷方式
- 第8章:有操作系統移植LwIP
- 8.1:LwIP中添加操作系統
- 8.1.1:拷貝FreeRTOS源碼到工程文件夾
- 8.1.2:添加FreeRTOS源碼到工程組文件夾
- 8.1.3:指定FreeRTOS頭文件的路徑
- 8.1.4:修改stm32f10x_it.c
- 8.2:lwipopts.h文件需要加入的配置
- 8.3:sys_arch.c/h文件的編寫
- 8.4:網卡底層的編寫
- 8.5:協議棧初始化
- 8.6:移植后使用ping測試基本響應
- 第9章:LwIP一探究竟
- 9.1:網卡接收數據的流程
- 9.2:內核超時處理
- 9.2.1:sys_timeo結構體與超時鏈表
- 9.2.2:注冊超時事件
- 9.2.3:超時檢查
- 9.3:tcpip_thread線程
- 9.4:LwIP中的消息
- 9.4.1:消息結構
- 9.4.2:數據包消息
- 9.4.3:API消息
- 9.5:揭開LwIP神秘的面紗
- 第10章:ARP協議
- 10.1:鏈路層概述
- 10.2:MAC地址的基本概念
- 10.3:初識ARP
- 10.4:以太網幀結構
- 10.5:IP地址映射為物理地址
- 10.6:ARP緩存表
- 10.7:ARP緩存表的超時處理
- 10.8:ARP報文
- 10.9:發送ARP請求包
- 10.10:數據包接收流程
- 10.10.1:以太網之數據包接收
- 10.10.2:ARP數據包處理
- 10.10.3:更新ARP緩存表
- 10.11:數據包發送流程
- 10.11.1:etharp_output()函數
- 10.11.2:etharp_output_to_arp_index()函數
- 10.11.3:etharp_query()函數
- 第11章:IP協議
- 11.1:IP地址.md
- 11.1.1:概述
- 11.1.2:IP地址編址
- 11.1.3:特殊IP地址