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TECH I シリーズ Vol.32 【シリーズ一覧へ】

プロトコルの詳細からネットワーク対応機器の作成まで

Ethernetのしくみとハードウェア設計技法

Interface編集部 編
B5判 272ページ
CD-ROM付き
定価2,592円(税込)
JAN9784789833431

2006年4月1日発行

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 昨今では組み込み機器であっても,ネットワークへの接続要求が高まっています.組み込み機器をネットワークに接続する場合,最も重要なデバイスの一つはEthernetコントローラです.世の中には各社からさまざまな仕様のコントローラが発売されています.それぞれどういった特徴をもっているのか,どんなバスに接続できるのか,そしてその制御方法はどうなっているのか,ネットワーク対応機器設計者がもっとも気にする部分でしょう.
 本書では,Ethernetのハードウェアの基礎知識を解説した後,各社のEthernetコントローラについて,その特徴や回路設計例,レジスタ構成や制御方法などを詳しく解説します.
 またFPGAを使ってEthernetコントローラを実現したり,WindowsやLinux用のドライバの作成方法についても解説します.


プロローグ Ethernetのハードウェアを理解しよう!

第1部 基礎知識解説編

 フレーム・フォーマットからCSMA/CDの動作まで
第1章 Ethernetの基礎知識
 1 Ethernetの基礎知識
 2 Ethernetのレイヤ構成
 3 10Base-T/100Base-TXのコネクタとケーブル
 4 Ethernetフレームの構成と送出順序
 5 Ethernetの衝突検出――CSMA/CDとは

 データ通信速度とインターフェース速度,マンチェスタ符号とMLT-3
第2章 10Base-T&100Base-TXの詳細
 1 10Base-Tの詳細
 2 100Base-TXの詳細

 Ethernetケーブルで電源を供給する
Appendix 1 Power over Ethernetの概要

 通信速度の自動判定やレイヤ1でのフロー制御のしくみ
第3章 オート・ネゴシエーションとMACコントロールの詳細
 1 オート・ネゴシエーションの詳細
 2 MACコントロールの詳細

Appendix 2 オートMDI/MDI-Xとパルス・トランスの関係

 さらに高速化をめざすIEEE802.3の最新動向
第4章 ギガビット&10ギガビットEthernetの現状
 1 より速く――ギガビットEthernet
 2 より広く――10ギガビットEthernet
 3 より身近に――Ethernet in the First Mile


第2部 市販Ethernetコントローラ活用編

 コントローラの基本構造とデータ転送方式の違い
第5章 Ethernetインターフェースの設計とコントローラのいろいろ
 1 Ethernetインターフェースの基本構造
 2 Ethernetコントローラのいろいろ
 3 各種Ethernetコントローラのデータ転送概念

 ローカル・バス/ISAバス/PCカード接続からPCIバス接続版まで
第6章 Realtek RTL8019ASとNE2000互換コントローラの使い方
 1 NE2000のハードウェア
 2 RTL8019ASを使ったハードウェア設計例
 3 NE2000の送受信バッファと各種制御レジスタ
 4 NE2000の基本的な制御方法

 NE2000レジスタ互換で10Base-Tと100Base-TXにも対応した
Appendix 3 ASIX AX88796シリーズの使い方

 組み込み機器向けとしてよく使われている
第7章 SMSC LAN91C111の使い方
 1 内部アーキテクチャは4部構成
 2 CPUとの接続のための信号線
 3 バッファ・メモリ構造と制御レジスタ
 4 周辺回路設計における注意点
 5 ソフトウェアと各レジスタの設定

 送受信バッファを増やしてより高性能になった
第8章 SMSC LAN9118シリーズの使い方
 1 内部ブロック構成と送受信の流れ
 2 CPU接続信号とバッファ・メモリ構造
 3 レジスタ構成とアクセス方法
 4 周辺回路設計時の注意点
 5 パケット送受信の方法

 小型低消費電力で8/16ビット・マイコンに接続可能な
第9章 Davicom DM9000AEPの使い方
 1 DM9000AEPのハードウェア
 2 DM9000AEPの制御方法

 TCP/IPプロトコル・スタックをハードワイヤード化した
Appendix 4 WIZnet W3100Aの概要

 バスマスタ対応で安価なEthernetコントローラ
第10章 Realtek RTL8139シリーズの使い方
 1 10Base-T&100Base-TX用NIC『RTL8139』の概要
 2 各種レジスタ構成とMACアドレスの設定&取得
 3 独特のクセがある送受信方法
 4 サンプル・プログラム使用時の注意事項

 DEC互換のEthernetコントローラ
Appendix 5 ADMTek AN983シリーズの使い方
 1 ハードウェアとレジスタ構成
 2 送受信ディスクリプタの構造
 3 パケット送受信の方法

 シンプルなディスクリプタでバスマスタ転送の高機能コントローラ
第11章 National Semiconductor DP83816の使い方
 1 MAC(Media Access controller)/BIU(Bus Interface Unit)の構成
 2 オート・ネゴシエーション機能
 3 PHYの構成
 4 MacPhyterIIのレジスタとディスクリプタ
 5 MacPhyterIIのパケット送受信方法

 PCnet-ISAとレジスタ互換モードをもつ高機能コントローラ
第12章 AMD Am79C97xシリーズの使い方
 1 Am79C973 PCnet-FASTIIIの特徴
 2 Am79C973の10/100メディア・アクセス・コントロール(MAC)
 3 Am79C973の10/100内蔵PHYユニット
 4 Am79C973の主要レジスタ・セット
 5 Am79C973のバッファ管理方法
 6 Am79C973のパケット送受信の実際

 マイクロマシンと多彩なディスクリプタによる高機能コントローラ
第13章 Intel 8255xシリーズの使い方
 1 i8255xシリーズの概略
 2 i82559の内部構造
 3 i82559のレジスタ群
 4 i8255xシリーズのパケット送受信動作
 5 EEPROMへのアクセス
 6 PHYへのアクセス
 7 i8255xシリーズの初期化
 8 ドライバ移植のポイント


第3部 FPGAによるEthernetコントローラ設計編

 物理層と論理層を接続する標準インターフェース
第14章 Ethernetにおける内部インターフェース─MIIの動作
 1 MII(Media Independent Interface)とは何か
 2 MIIで使われる信号と機能
 3 フレームの送受信(RSの動作)
 4 マネージメント制御用信号の動作(MDC/MDIO)

 外付け物理層チップをMIIインターフェースで接続する
第15章 FPGAによるEthernetコントローラの設計事例
 1 物理層チップの特徴と使い方
 2 Ethernetコントローラのシステム設計
 3 EthernetコントローラのMAC層の設計
 4 マネージメント制御用信号の処理
 5 リンク状態の判定方法
 6 バッファ・インターフェース部の制御

 プリアンブル検出やマンチェスタ符号,オート・ネゴシエーション処理まで
Appendix 6 FPGAだけで10Base-T対応Ethernetコントローラを作る
 1 Ethernetの差動信号の入出力方法
 2 10Base-Tインターフェース回路
 3 物理層に必要な機能
 4 リンク制御ブロックの詳細
 5 受信ブロックの詳細
 6 送信ブロックの詳細


第4部 Ethernetインターフェース物理層評価編

 ほかの機器やハブと通信できるかパケットの品質を確認する
第16章 10Base-T & 100Base-TXの物理層評価方法
 1 Ethernet物理層の評価方法(コンプライアンス・テスト)
 2 10Base-Tの物理層評価方法
 3 100Base-TXの物理層評価方法


第5部 ドライバ・ソフトウェア作成編

 組み込み機器でのEthernetの応用事例
第17章 パケット送受信&DHCP/TFTPクライアント機能の実装
 1 パケット送受信テスト・プログラムの作り方
 2 DHCP/TFTPクライアント機能の実装例

 設計したオリジナルEthernetカードを実際に活用するために(1)
第18章 Windows2000/XP用デバイス・ドライバの作成法
 1 作成するドライバの構造
 2 Windows用NDISドライバの作成
 3 ドライバのインストール方法

 設計したオリジナルEthernetカードを実際に活用するために(2)
第19章 Linux用デバイス・ドライバの作成法
 1 Linuxネットワーク・デバイス・ドライバ入門
 2 ネットワーク・ドライバを記述する
 3 ネットワークの動作確認

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