Last Update 2021/01/08
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
B5判 272ページ
CD-ROM付き
定価2,640円(税込)
JAN9784789833431
2006年4月1日発行
好評発売中！
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．
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
本書に付属するCD-ROMについて
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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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