一. 前言

以太網上數據非常多，如果所有數據都接收交給軟件去處理軟件負載會非常重，所以一般只需要接收發(fā)給自己的數據即可，過濾掉不必要的數據，這樣軟件只處理自己需要的數據，軟件負擔更小更高效，CAN等總線也有類似的硬件過濾機制，意義基本類似。這就需要用到過濾功能，一般接收廣播地址，和目的是本MAC地址的包即可。

參考手冊9 Packet Filtering。

二．包過濾的序列

過程如下

先進行第二層即數據鏈路層MAC幀的過濾(根據MAC幀的MAC源地址目的地址)

然后進行第二層VLAN過濾

然后進行第三層網絡層的IP包的過濾(根據IP報的IP源地址目的地址)

最后進行第四層傳輸層TCP/UDP包的過濾(根據TCP/UDP報的源和目的端口)

最基本的是MAC幀的過濾，所以重點介紹該方式的過濾。

三. MAC幀過濾介紹

3.1 MAC地址寄存器

MAC_HW_Feature0 寄存器(偏移0x11c)的位ADDMACADRSEL[22:18]可以查詢啟用的附加的1~31的MAC地址寄存器的個數

位MACADR64SEL[24]為1表示啟用附加的64~127共64個MAC地址寄存器

位MACADR32SEL[23]為1表示啟用附加的32~63共32個MAC地址寄存器

我這里的配置是

(gdb) x /1xw 0x0116011C

0x116011c: 0x1a0d1122

(gdb)

[24]= 0

[23]= 0

[22:18] = 00011 = 3

所以只有額外的3個MAC地址寄存器，一共4個0是總是有的。

對應的寄存器為

MAC_Address(#i)_High31_1 i=1 i<=3-1=2 高16位

MAC_Address(#i)_Low31_1 低32位

這里

MACADR64SEL和MACADR32SEL都為0所以沒有3263，64127的寄存器。

該寄存器需要軟件初始化時配置

注如下表達式中DWC_EQOS_ADD_MAC_ADDR_REG-1應該不需要-1，應該是文檔錯誤，因為

DWC_EQOS_ADD_MAC_ADDR_REG****即表示個數，0總是存在的所以從1開始，n個就是1到n，比如這里為3就是1~3,3個額外的，還有0共4個。

MAC_Address(#i)_High31_1 (for i = 1; i <= DWC_EQOS_ADD_MAC_ADDR_REG-1)

(0x0008*i)+0x0300

AE[31]=1 使能該地址作為過濾 寄存器0只讀始終是使能的

SA[30]=0 使用寄存器值[47:0]和接收包的DA比對，相同則接收;=1 使用寄存器值[47:0]和接收包的SA比對，相同則接收。 寄存器0沒有。

MBC[29:24] 6個bit分別對應6字節(jié)MAC地址的對應字節(jié)，對應位為1則不比較對應字節(jié)。

低位對應最后面的字節(jié)。寄存器0沒有。

DCS[x:16] 匹配的數據將路由到該DMA通道去，對于單DMA則保留。

ADDRHI[15:0] MAC地址的高16位

MAC_Address(#i)_Low31_1 (for i = 1; i <= DWC_EQOS_ADD_MAC_ADDR_REG-1)

ADDRLO[31:0] MAC地址的低32位。

如下可以看到0已經配置了，后面還有3個1~3(從初始值0xFFFFFFFF可以看出)

3.2地址過濾Hash表

地址過濾Hash表的使能可以通過寄存器

MAC_HW_Feature1(0x120) 的位HASHTBLSZ[25:24]查詢

00 無Hash表

01:64

10:128

11:256

我這里的值是

(gdb) x /1xw 0x01160120

0x1160120: 0x00000944

(gdb)

[25:24]=00,即沒有使能Hash表。

四. 過濾模式配置

4.0 過濾模式配置寄存器

MAC_Packet_Filter寄存器0x08

控制過濾模式

RA[31] 設置為1表示接收所有的包(但是Rx Status Word還是會更新過濾是否通過的狀態(tài))，設置為0則根據過濾結果控制是否接收。

調試階段可以設置為1，以便進行接收測試。

DNTU[21] 設置為1，MAC會丟棄非TCP或UDP 的 IP數據包。必須IPFE時才有效。

IPFE[20] 設置為1使能3層 4層過濾。

VTFE[16] 設置為1使能VLAN Tag過濾

HPF[10] 設置為1使能Hash或者Perfert過濾(即寄存器匹配)

SAF[9] 設置為1使能源地址過濾

SAIF[8] 設置為1 源地址過濾反邏輯，即匹配的丟棄，不匹配的接收。

PCF[7:6]

00：MAC過濾掉所有控制數據包

01: MAC接收除了Pause包外的所有控制包，哪怕是地址匹配失敗

10 MAC接收所有控制包，哪怕是地址匹配失敗

11: MAC接收所有通過地址過濾的控制包

DBF[5]: 設置為1不接收廣播包

PM[4]: 設置為1接收所有多播包，即MAC地址的第一個bit為1.

設置為0則由HMC決定。

DAIF[3]: 設置為1則DA匹配之后反邏輯接收，即匹配的不接收。

HMC[2]: 設置為1DA 多播地址根據Hash匹配，否則使用寄存器匹配

HUC[1]: 設置為1DA 單播地址根據Hash匹配，否則使用寄存器匹配

PR[0]: 設置為1則不匹配SA DA都接收，甚至狀態(tài)位都清除Rx Status Word

此模式可以作為監(jiān)控模式，接收所有數據。

4.1 單播目的地址過濾

HUC[1]設置為0

MacAddr1到MacAddr127地址用單獨的使能位來使能。對于MacAddr1到MacAddr31地址，可以通過在寄存器中設置相應的掩碼字節(jié)控制位，在與相應的接收DA字節(jié)進行比較時屏蔽指定字節(jié)。允許對DA進行組地址篩選。MacAddr32到MacAddr127地址沒有掩碼控制，并且將MAC地址的所有6字節(jié)與接收到的DA/SA的6字節(jié)進行比較

在哈希過濾模式下（當設置了HUC位時），MAC使用64位哈希表對單播地址執(zhí)行不完美的過濾。對于哈希過濾，MAC使用接收到的目的地地址的高6位CRC來索引哈希表的內容。值00000選擇所選寄存器的位0，值11111選擇哈希表寄存器的位63。如果對應的比特（由6比特CRC指示）被設置為1，則單播分組被認為已經通過了哈希濾波器；否則，數據包被認為未通過哈希過濾器

4.2 多播放目的地址過濾

PM[4]設置為1否則由HMC決定多播的接收。

將多播地址與編程的MAC目的地地址寄存器（1-31）進行比較。還支持組地址篩選

在哈希過濾模式下，MAC使用64位哈希表執(zhí)行不完美過濾。MAC使用接收到的多播地址的高6位CRC來索引哈希表的內容。值000000選擇所選寄存器的位0，值111111選擇哈希表寄存器的位63。如果對應的比特被設置為1，則多播分組被認為已經通過了哈希過濾器。否則，數據包被認為未通過哈希過濾器

4.3 哈?；蛲昝赖刂泛Y選

HPF[10]配置是使用哈希還是完美地址(寄存器匹配)過濾模式

配合HUC HMC配置多播和單播是使用哈希還是完美地址過濾模式

這適用于單播和多播數據包。如果HPF位被重置，則只有一個濾波器（Hash或Perfect）被應用于接收到的數據包。

4.4廣播過濾

默認情況下，MAC不過濾任何廣播數據包。設置MAC_Packet_Filter寄存器中的DBF位為1不接收廣播包。

4.5 單播源地址過濾

MAC地址寄存器的Bit 30設置為1比較SA否則比較DA。

MAC還支持SA的組過濾。通過屏蔽地址的一個或多個字節(jié)來過濾一組地址。如果MAC_Packet_filter寄存器的SAF位置位，則MAC丟棄未通過SA過濾器的數據包。否則，SA過濾器的結果作為接收狀態(tài)字中的狀態(tài)位給出(Table 2-16 Receive Status at the MAC Interface)。當SAF位被設置時，SA濾波器和DA濾波器結果被“與”以決定是否需要接收。這意味著，如果任何一個過濾器失敗，數據包都會被丟棄。只有當數據包按順序通過兩個過濾器時，才會將數據包轉發(fā)給應用程序

4.6 反邏輯

對于DA和SA過濾，可以通過設置MAC_Packet_filter寄存器的DAIF和SAIF位，在最終輸出時反轉過濾器匹配結果。

DAIF位適用于單播和多播DA數據包。單播或多播目的地地址篩選器的結果在此模式中反轉。類似地，當SAIF比特被設置時，單播SA濾波器的結果被反轉。

五. 其他層級過濾

還有以下過濾，用時可以參考手冊

VLAN過濾

擴展Rx VLAN過濾和路由

擴展Rx VLAN篩選和路由

六. 過濾測試

按照一般的配置DA匹配，接收目的地址DA是本設備MAC地址的包和廣播包。

MAC的默認配置實際就是這樣的。

寄存器0總是使能的，DA匹配，只需要填入本設備MAC地址即可，

低字節(jié)先發(fā)送如下對應FCF29FE93C18的MAC地址。

MAC_Address0_High，MAC_Address0_Low

(gdb) x /20xw 0x01160300

0x1160300: 0x8000183c 0xe99ff2fc 0x0000ffff 0xffffffff

0x1160310: 0x0000ffff 0xffffffff 0x0000ffff 0xffffffff

0x1160320: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000

0x1160330: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000

0x1160340: 0x00000000 0x00000000 0x00000000 0x00000000

使能廣播包

(gdb) x /1xw 0x01160008

0x1160008: 0x00000000

(gdb)

使用MAC回環(huán)測試。

測試廣播地址能收到

tx_buffer[0]=0xFF;
    tx_buffer[1]=0xFF;
    tx_buffer[2]=0xFF;
    tx_buffer[3]=0xFF;
    tx_buffer[4]=0xFF;
    tx_buffer[5]=0xFF;

測試目的地址匹配能收到

tx_buffer[0]=0xFC;
    tx_buffer[1]=0xF2;
    tx_buffer[2]=0x9F;
    tx_buffer[3]=0xE9;
    tx_buffer[4]=0x3C;
    tx_buffer[5]=0x18;

測試非廣播地址非目的地址匹配不能收到

tx_buffer[0]=0xFC;
    tx_buffer[1]=0xF2;
    tx_buffer[2]=0x9F;
    tx_buffer[3]=0xE9;
    tx_buffer[4]=0x3C;
    tx_buffer[5]=0x19;

以上說明過濾符合預期。

七. 總結

MAC支持的過濾多種多樣，支持多個層級的過濾，最通常的就是接收廣播地址和DA是和本設備MAC地址完全一樣的包。