CN102404414B - 基于mmc/sd接口的以太网通信系统及方法 - Google Patents

基于mmc/sd接口的以太网通信系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于MMC/SD接口的以太网通信系统及方法。其中，所述通信系统包括至少一个主设备和至少一个从设备，所述至少一个主设备和所述至少一个从设备通过MMC/SD接口连接并在以太网上相互通信。本发明所公开的基于MMC/SD接口的以太网通信系统及方法使具有MMC/SD接口的设备成为网络中的一个节点，从而极大地拓展了此类设备的应用领域。

Description

基于MMC/SD接口的以太网通信系统及方法
技术领域
本发明涉及以太网通信系统及方法，更具体地，涉及基于MMC/SD接口的以太网通信系统及方法。
背景技术
目前，随着智能卡应用的日益普及，基于MMC/SD(多媒体卡/安全数码卡)接口的设备在各种不同领域中获得了广泛的使用。现有的具有MMC/SD接口的设备主要集中于终端设备(主设备)，例如计算机、手机等，以及存储卡(从设备)，例如MMC卡、SD卡等。通常，MMC/SD接口用作主设备读写从设备上的数据的通道，即其为主从模式(换句话说，所有通信均由主设备发起)。图1是典型的MMC/SD接口的信令交互流程图。如图1所示，主设备端发送CMD指令，接着从设备端发送响应ERS。如果有数据需要传送就会在接口的数据线上出现数据，数据传输分为读(READ)和写(WRITE)两种。MMC/SD协议规定了64个命令(CMD0-CMD63)，其中有一部分作为保留或用于特定的用途。同时，MC/SD协议也规定了MMC/SD接口的通讯数据以块(BLOCK)为单位来传输，块的大小是512字节的2n倍，主设备可以通过命令CMD16(SET_BLOCKLEN)来设置块的大小。读和写又分为单块和多块。每个读写命令都会附带参数，用于指定读写操作的起始地址、读写块数。此外，读写操作也可以由CMD12(STOP_TRANSMISSION)来停止；在每次数据传输过后，主设备都可以通过CMD13(SEND_STATUS)来获取从设备的当前状态。该通信模式传输速度快，但是应用范围比较窄，功能具有局限性。
随着电子网络技术的快速普及和扩展、基于以太网平台的各种应用日益丰富。基于TCP/IP协议的以太网(Ethernet)是当前应用最普遍的局域网技术。图2是典型的基于TCP/IP协议的以太网结构模型。如图2所示，TCP/IP协议栈通常包括应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。通常，所述物理层接口的主要形式有PCI网卡、USB网卡以及光纤卡等。迄今为止，MMC/SD接口还没有作为网络物理层接口使用。
然而，不能在网络通信中应用MMC/SD接口，其高速、简单的特点不能得到充分的发挥。因此，存在提供基于MMC/SD接口的以太网通信系统及方法的需求。
发明内容
为了解决上述现有技术方案所存在的缺陷，本发明提出了一种基于MMC/SD接口的以太网通信系统及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种基于MMC/SD接口的以太网通信系统，所述通信系统包括至少一个主设备和至少一个从设备，所述至少一个主设备和所述至少一个从设备通过MMC/SD接口连接并在以太网上相互通信。
在上面所公开的方案中，优选地，当所述至少一个从设备向所述至少一个主设备发送应用数据时，所述至少一个从设备将所述应用数据放入发送缓存中，等待所述至少一个主设备以轮询方式接收所述应用数据
在上面所公开的方案中，优选地，所述至少一个主设备中的每个包括主控制器、主通信协议栈装置、主MMC/SD硬件接口驱动装置，其中，所述主控制器用于控制所述主通信协议栈装置及所述主MMC/SD硬件接口驱动装置的运行。所述主通信协议栈装置用于实现所述主设备的信息接收和发送。所述主MMC/SD硬件接口驱动装置用于实现MMC/SD信令在硬件接口上的传输。
在上面所公开的方案中，优选地，所述至少一个从设备中的每个包括从控制器、从通信协议栈装置、从MMC/SD硬件接口驱动装置，其中，所述从控制器用于控制所述从通信协议栈装置及所述从MMC/SD硬件接口驱动装置的运行。所述从通信协议栈装置用于实现所述从设备的信息接收和发送，所述从MMC/SD硬件接口驱动装置用于实现MMC/SD信令在硬件接口上的传输。
在上面所公开的方案中，优选地，所述主通信协议栈装置包括应用层模块、传输层模块、网络层模块、数据链路层模块、MMC/SDEEM层模块以及MMC/SD协议层模块，其中，所述应用层模块用于执行网络应用程序；所述传输层模块和所述网络层模块用于执行以太网协议功能；所述数据链路层模块用于执行以太网数据帧的封装；所述MMC/SDEEM层模块用于向上层协议栈模拟以太网卡功能；所述MMC/SD协议层模块用于执行MMC/SD协议栈的功能，以实现所述MMC/SD协议栈支持的各种MMC/SD命令。
在上面所公开的方案中，优选地，所述从通信协议栈装置包括应用层模块、传输层模块、网络层模块、数据链路层模块、MMC/SDEEM层模块以及MMC/SD协议层模块，其中，所述应用层模块用于执行网络应用程序；所述传输层模块和所述网络层模块用于执行以太网协议功能；所述数据链路层模块用于执行以太网数据帧的封装；所述MMC/SDEEM层模块用于向上层协议栈模拟以太网卡功能；所述MMC/SD协议层模块用于执行MMC/SD协议栈的功能，以实现所述MMC/SD协议栈支持的各种MMC/SD命令。
在上面所公开的方案中，优选地，所述MMC/SDEEM层使用的数据传输格式为EEM包，所述EEM包由EEM头部字段和EEM负载字段组成。
在上面所公开的方案中，优选地，所述EEM头部字段包括第一字段和第二字段，所述第一字段用于定义所述EEM包的类型；当所述EEM包为数据包时，所述第二字段包括校验状态字段和长度字段；当所述EEM包为命令包时，所述第二字段包括命令类型字段和命令参数字段。
在上面所公开的方案中，优选地，其中所述长度字段用于指定所述EEM数据包中的负载字段的长度，所述校验状态字段用于指定以太网数据帧的CRC校验的开启或关闭
在上面所公开的方案中，优选地，其中所述命令类型字段用于定义EEM命令的类型，所述命令参数字段用于定义命令的参数。
在上面所公开的方案中，优选地，所述命令类型字段定义如下命令类型：
(1)Echo命令，所述Echo命令用于验证连接的有效性；
(2)EchoResponse命令，所述EchoResponse命令用于响应相应的Echo命令；
(3)ResponseHint命令，所述ResponseHint命令由所述至少一个从设备发出，当所述至少一个主设备停止查询来自所述至少一个从设备的数据时，所述ResponseHint命令用于设定停止查询的最小时间间隔；
(4)ResponseCompleteHint命令，所述ResponseCompleteHint命令由所述至少一个从设备发出，所述ResponseCompleteHint命令用于通知所述至少一个主设备现在没有数据要发出；
(5)Tickle命令，所述Tickle命令由所述至少一个主设备发出，用于通知所述至少一个从设备所述ResponseCompleteHint命令的定时时间到。
在上面所公开的方案中，优选地，所述至少一个主设备和所述至少一个从设备的MMC/SD协议层模块分别以如下方式中的任意一种方式使用MMC/SD块承载所述EEM包：一个MMC/SD块包含一个EEM包；一个MMC/SD块包含多个EEM包；多个MMC/SD块包含一个EEM包；多个MMC/SD块包含多个分开的EEM包。
本发明的目的还通过以下技术方案实现：
一种基于MMC/SD接口的以太网通信方法，所述通信方法包括步骤(A1)：至少一个主设备和至少一个从设备通过MMC/SD接口在以太网上相互通信。
在上面所公开的方案中，优选地，所述步骤(A1)进一步包括：
(B1)当所述至少一个主设备向所述至少一个从设备发送第一应用数据时，所述至少一个主设备通过第一MMC/SDEEM层将以太网数据包封装成EEM包，并将所述EEM数据包通过MMC/SD接口发送给所述至少一个从设备；
(B2)当所述至少一个从设备向所述至少一个主设备发送第二应用数据时，所述至少一个从设备通过第二MMC/SDEEM层将以太网数据包封装成EEM包，并将所述EEM数据包放入发送缓存，等待所述至少一个主设备以定时轮询的方式读取。
在上面所公开的方案中，优选地，所述步骤(B1)进一步包括：
(C1)所述至少一个主设备中的传输层和网络层依次处理所述第一应用数据，并将所述第一应用数据构造为以太网数据包；
(C2)所述至少一个主设备中的数据链路层将所述以太网数据包封装成以太网数据帧；
(C3)所述第一MMC/SDEEM层将所述以太网数据帧构造为EEM包，并选择合适的MMC/SD命令将所述EEM包以MMC/SD数据块的形式发送；
(C4)所述至少一个主设备中的MMC/SD协议层以及MMC/SD硬件接口驱动装置处理所述MMC/SD命令并将所述MMC/SD数据块发送到所述至少一个从设备；
(C5)所述至少一个从设备中的MMC/SD协议层以及MMC/SD硬件接口驱动装置处理所述MMC/SD命令以接收所述MMC/SD数据块；
(C6)所述至少一个从设备中的所述第二MMC/SDEEM层从所述接收的MMC/SD数据块中获取所述EEM包，并且如果所述EEM包是EEM命令包，则所述第二MMC/SDEEM层自身使用所述EEM命令包；如果所述EEM包是EEM数据包，则所述第二MMC/SDEEM层从所述EEM数据包获取所述以太网数据帧并将其传送给上层；
(C7)所述至少一个从设备的数据链路层从所述以太网数据帧中获取以太网数据包并将其传送给上层；
(C8)所述至少一个从设备的传输层和网络层处理所述以太网数据包以获取所述第一应用数据，并将其传送给上层。
在上面所公开的方案中，优选地，所述步骤(B2)进一步包括：
(D1)所述至少一个从设备中的传输层和网络层依次处理所述第二应用数据，并将所述第二应用数据构造为以太网数据包；
(D2)所述至少一个从设备中的数据链路层将所述以太网数据包封装成以太网数据帧；
(D3)所述至少一个从设备中的所述第二MMC/SDEEM层将所述以太网数据帧构造为EEM包，并将所述EEM包以MMC/SD数据块的形式放入缓存中，等待所述主设备的读取；
(D4)所述至少一个主设备中的所述第一MMC/SDEEM层以定时轮询的方式发送读取命令，其中，所述至少一个主设备中的MMC/SD协议层以及MMC/SD硬件接口驱动装置处理所述读取命令以接收所述MMC/SD数据块；
(D5)所述至少一个主设备中的所述第一MMC/SDEEM层从所述接收的MMC/SD数据块中获取所述EEM包，并且如果所述EEM包是EEM命令包，则所述第一MMC/SDEEM层自身使用所述EEM命令包；如果所述EEM包是EEM数据包，则所述第一MMC/SDEEM层从所述EEM数据包获取所述以太网数据帧并将其传送给上层；
(D6)所述至少一个主设备的数据链路层从所述以太网数据帧中获取所述以太网数据包并将其传送给上层；
(D7)所述至少一个主设备的传输层和网络层处理所述以太网数据包以获取所述第二应用数据，并将其传送给上层。
在上面所公开的方案中，优选地，所述以太网数据包是IP数据包。
在上面所公开的方案中，优选地，所述MMC/SDEEM层使用的数据传输格式为EEM包，所述EEM包由EEM头部字段和EEM负载字段组成。
在上面所公开的方案中，优选地，所述EEM头部字段包括第一字段和第二字段，所述第一字段用于定义所述EEM包的类型；当所述EEM包为数据包时，所述第二字段包括校验状态字段和长度字段；当所述EEM包为命令包时，所述第二字段包括命令类型字段和命令参数字段。
在上面所公开的方案中，优选地，其中所述长度字段用于指定所述EEM数据包中的负载字段的长度，所述校验状态字段用于指定以太网数据帧的CRC校验的开启或关闭
在上面所公开的方案中，优选地，其中所述命令类型字段用于定义EEM命令的类型，所述命令参数字段用于定义命令的参数。
在上面所公开的方案中，优选地，所述至少一个主设备和所述至少一个从设备的MMC/SD协议层分别以如下方式中的任意一种方式使用MMC/SD块承载所述EEM包：一个MMC/SD块包含一个EEM包；一个MMC/SD块包含多个EEM包；多个MMC/SD块包含一个EEM包；多个MMC/SD块包含多个分开的EEM包。
本发明所公开的基于MMC/SD接口的以太网通信系统及方法具有如下优点：可使具有MMC/SD接口的设备成为网络中的一个节点，由于能够使用现有的网络应用，从而极大地拓展了具有MMC/SD接口的设备的应用领域。
附图说明
结合附图，本发明的技术特征以及优点将会被本领域技术人员更好地理解，其中：
图1为常规的MMC/SD接口的信令交互流程图；
图2为基于TCP/IP协议的以太网结构模型图；
图3为根据本发明的基于MMC/SD接口的以太网通信系统的实施例的结构图；
图4为根据本发明的基于MMC/SD接口的以太网通信系统的实施例的通信协议栈的结构图；
图5为根据本发明的基于MMC/SD接口的以太网通信系统的实施例的EEM包的组成结构图；
图6为根据本发明的基于MMC/SD接口的以太网通信系统的实施例的EEM数据包头部的组成结构图；
图7为根据本发明的基于MMC/SD接口的以太网通信系统的实施例的EEM数据包头部的组成结构图；
图8为根据本发明的基于MMC/SD接口的以太网通信系统的实施例的EEM命令包头部的组成结构图；
图9为根据本发明的基于MMC/SD接口的以太网通信方法的流程图。
具体实施方式
图3是根据本发明的基于MMC/SD接口的以太网通信系统的实施例的结构图。如图3所示，本发明所公开的基于MMC/SD接口的以太网通信系统包括至少一个主设备1和至少一个从设备5，所述至少一个主设备1和所述至少一个从设备5通过MMC/SD接口相互连接。其中，所述至少一个主设备1中的每个包括主控制器2、主通信协议栈装置3、主MMC/SD硬件接口驱动装置4。所述至少一个从设备5中的每个包括从控制器6、从通信协议栈装置7、从MMC/SD硬件接口驱动装置8。所述主控制器2用于控制所述主通信协议栈装置3及所述主MMC/SD硬件接口驱动装置4的运行。所述主通信协议栈装置3用于实现所述至少一个主设备1的信息接收和发送。所述主MMC/SD硬件接口驱动装置4用于实现MMC/SD信令在硬件接口上的传输。相似地，所述从控制器6用于控制所述从通信协议栈装置7及所述从MMC/SD硬件接口驱动装置8的运行。所述从通信协议栈装置7用于实现所述从设备5的信息接收和发送，所述从MMC/SD硬件接口驱动装置8用于实现MMC/SD信令在硬件接口上的传输。所述至少一个主设备1和所述至少一个从设备5还可以包括各种通用的或专用的外部设备。
图4是根据本发明的基于MMC/SD接口的以太网通信系统的实施例的通信协议栈的结构图。如图4所示，本发明所公开的主通信协议栈装置3包括应用层模块、传输层模块、网络层模块、数据链路层模块、MMC/SDEEM(以太网模拟模型)层模块、MMC/SD协议层模块。所述应用层模块用于执行网络应用程序，例如TFTP、HTTP等。所述传输层模块和网络层模块用于执行以太网协议功能，例如TCP/IP。所述数据链路层模块用于执行以太网数据帧的封装。所述MMC/SDEEM层模块用于向上层协议栈模拟以太网卡功能。所述MMC/SD协议层模块用于执行MMC/SD协议栈的功能，实现该协议栈支持的各种MMC/SD命令。本领域的技术人员应该理解，所述主通信协议栈装置3并不限于上述分层结构，可以根据不同需求而将几个相关层合并，例如传输层模块与网络层模块合并。此外，也可以根据需要将MMC/SD协议层模块与所述主MMC/SD硬件接口驱动装置4合并。
相似地，如图4所示，本发明所公开的从通信协议栈装置7也包括应用层模块、传输层模块、网络层模块、数据链路层模块、MMC/SDEEM(以太网模拟模型)层模块、MMC/SD协议层模块。所述应用层模块用于执行网络应用程序，例如TFTP、HTTP等。所述传输层模块和网络层模块用于执行以太网协议功能，例如TCP/IP。所述数据链路层模块用于执行以太网数据帧的封装。所述MMC/SDEEM层模块用于向上层协议栈模拟以太网卡功能。所述MMC/SD协议层模块用于执行MMC/SD协议栈的功能，实现该协议栈支持的各种MMC/SD命令。本领域的技术人员应该理解，所述从通信协议栈装置7并不限于上述分层结构，可以根据不同需求而将几个相关层合并，例如传输层模块与网络层模块合并。此外，也可以根据需要将MMC/SD协议层模块与所述从MMC/SD硬件接口驱动装置8合并
如图4所示，所述至少一个主设备1和所述从设备5中的相同层相互对应。MMC/SDEEM层之上的几层与TCP/IP网络模型相一致，其之下的几层与MMC/SD协议模型相一致，而MMC/SDEEM层实现上下层的连接。
如图4所示，本发明所公开的基于MMC/SD接口的以太网通信系统的基本工作原理如下：当发送数据时，应用层的数据从上至下逐层传送并从MMC/SD硬件接口发出；当接收数据时，待接收的数据从MMC/SD硬件接口收回并逐层从下至上传送。本领域技术人员应该理解，根据不同的需求，数据的流向并不一定要从应用层开始，可以在中间某层开始，如MMC/SDEEM层；数据的流向也不一定要顺序经过各层，可以跳过某些层次。
本发明所公开的通信协议栈中的上四层的数据传输格式都遵循TCP/IP协议栈，如网络层的数据格式为IP包、数据链路层的数据格式为以太网数据帧。本发明所公开的MMC/SDEEM层使用EEM包(EEMPacket)数据传输格式。图5是根据本发明的基于MMC/SD接口的以太网通信系统的实施例的EEM包的组成结构图。如图5所示，其由EEM头部字段(EEMHeader)和负载字段(Payload)(例如以太网数据帧)组成。
图6是根据本发明的基于MMC/SD接口的以太网通信系统的实施例的EEM包头部的组成结构图。如图6所示，EEM包头部字段包括第一字段(表示为bmType)和第二字段(表示为EEMtypedependant)，所述第一字段定义EEM包的类型，即数据包(表示为EEMDataPacket)或命令包(表示为EEMCommandPacket)，所述第二字段依据类型的不同具有不同的结构。
图7为根据本发明的基于MMC/SD接口的以太网通信系统的实施例的EEM数据包头部的组成结构图。如图7所示，EEM数据包用于承载以太网数据帧以传输网络数据。EEM数据包头部的第二字段包括校验状态字段和长度字段，其中所述长度字段用于指定EEM数据包中的负载(即以太网数据帧)的长度；所述校验状态字段(bmCRC)指定以太网数据帧的CRC校验的开启或关闭。
图8为根据本发明的基于MMC/SD接口的以太网通信系统的实施例的EEM命令包头部的组成结构图。如图8所示，EEM命令包用于控制模拟的以太网接口。EEM命令包头部的第二字段包括命令类型字段和命令参数字段，其中所述命令类型字段(bmCMD)定义了EEM命令类型；所述命令参数字段(bmPara)定义了命令参数。其中，在本发明的一个实施例中，所述命令类型字段可以定义如下命令类型：
(1)Echo命令，所述Echo命令用于验证连接的有效性；主设备1和从设备5都可以使用该命令；其中，当任何一方接收到Echo命令时需要使用相同的负载(payload)字段内的数据发送EchoResponse命令；
(2)EchoResponse命令，所述EchoResponse命令用于响应相应的Echo命令；
(3)ResponseHint命令，所述ResponseHint命令由从设备5发出；当所述主设备1停止查询来自从设备5的数据时，此命令可以设定停止查询的最小时间间隔，所述主设备1也可以忽略该命令；
(4)ResponseCompleteHint命令，所述ResponseCompleteHint命令由从设备5发出，该命令可通知主设备1现在没有数据要发出；当收到该命令时，所述主设备1可以停止查询，直到主设备1有数据发出或者到达定时时间，所述主设备1也可以忽略该命令；当到达所述定时时间而所述主设备1没有数据发出时，所述主设备1可以发送Tickle命令给从设备5；但是由于所述主设备1可以忽略该命令，故所述从设备5不一定会在定时时间到达时收到所述Tickle命令；
(5)Tickle命令，所述Tickle命令由主设备1发出，以通知从设备5ResponseCompleteHint命令的定时时间到，但是由于所述主设备1可以忽略ResponseCompleteHint命令，故所述从设备5不一定会在定时时间到达时收到所述Tickle命令。
本领域的技术人员应该理解，除以上所述的命令以外，只要不超过所述命令类型字段(bmCMD)的数据长度值，可以根据需要对所述命令集进行相应的扩展。
由上可知，MMC/SDEEM层的EEM包将被传送给所述MMC/SD协议层和MMC/SD硬件接口驱动装置，并从MMC/SD硬件接口发出；或者相反，EEM包可由MMC/SDEEM层从所述MMC/SD协议层和所述MMC/SD硬件接口驱动装置接收。
MMC/SD协议规定了在MMC/SD接口上传输的数据以块为单位，块为512字节的2n倍，而RFC894规范也规定了以太网数据帧大小为64-1518字节。因此，以块大小为BLOCK_LEN(例如512字节)为例，如果需要发送或接收的EEM包的长度在BLOCK_LEN之内，则MMC/SDEEM层可以调用MMC/SD协议层的单块读写命令(CMD17/CMD24)并通过所述MMC/SD硬件接口驱动装置控制的硬件接口发送或接收；如果EEM包的长度大于BLOCK_LEN，则MMC/SDEEM层可以使用MMC/SD协议层的多块读写命令(CMD18/CMD25)。如果存在包间空隙，则可以使用任何不影响解包的字符填充(例如0x0)。使用MMC/SD块承载EEM包存在以下几种形式：一个MMC/SD块包含一个EEM包；一个MMC/SD块包含多个EEM包；多个MMC/SD块包含一个EEM包；多个MMC/SD块包含多个分开的EEM包。
此外，MMC/SD协议中规定读写块命令(CMD17/CMD24、CMD18/CMD25)的参数中必须包含读写块的起始地址。因此，对于EEM包而言，可以规定为从0地址开始。本领域的技术人员应该理解，所述起始地址并不仅限于0地址，只要保证所述主设备1和从设备5的处理一致，可以采用任何起始地址。
在本发明所公开的基于MMC/SD接口的以太网通信系统中，MMC/SDEEM层的数据传输过程分为如下两种情况：(1)主设备1发送，从设备5接收，数据传输过程如下：(a)主设备1中的应用层数据经主通信协议栈装置3中的传输层模块和网络层模块处理并形成网络层IP数据包后传送给数据链路层模块，所述数据链路层模块将所述网络层数据包封装成以太网数据帧，然后交由MMC/SDEEM层模块处理，该模块在以太网数据帧头部添加EEM头部，从而组成EEM数据包，随后依据要发送的EEM包(单个或多个)的大小组成单块或多块MMC/SD数据块，之后调用MMC/SD协议中的命令CMD24(单块写命令)或命令CMD25(多块写命令)，通过MMC/SD协议层模块及MMC/SD硬件接口驱动装置而从硬件接口发送出。EEM命令包由MMC/SDEEM层模块直接建立，其与应用层或网络协议栈无直接关系，主要用于网络接口控制；(b)从设备5的接收过程如下：从通信协议栈装置7中的MMC/SD协议层模块及MMC/SD硬件接口驱动装置从硬件接口接收所述单块或多块MMC/SD数据块，并将其传送到MMC/SDEEM层模块；所述MMC/SDEEM层模块从所述MMC/SD数据块中获取单个或多个EEM包，并依据EEM包的头部判断该包的类型，即是命令包还是数据包；如果是EEM命令包，则由该模块直接处理，如果是EEM数据包，则去掉EEM头部获取以太网数据帧并交由数据链路层模块处理；所述数据链路层模块从以太网数据帧中获取IP数据包后经传输层模块和网络层模块处理，随后由应用层模块处理相关的应用层数据。(2)从设备5发送，主设备1接收，数据传输过程如下：从设备5的应用层数据经从通信协议栈装置7中的传输层模块和网络层模块处理并形成网络层IP数据包后传给数据链路层模块，所述数据链路层模块将网络层数据包封装成以太网数据帧，然后交由MMC/SDEEM层模块处理，该模块在所述以太网数据帧头部添加EEM头部，组成EEM数据包，然后依据要发送的EEM包(单个或多个)的大小组成单块或多块MMC/SD数据块；EEM命令包由MMC/SDEEM层模块直接建立；由于MMC/SD的传输为主从模式，即所有传输必须都由主设备1发起，所以将准备好的数据块放入发送缓存，等待主设备1来读取。
根据本发明的实施例，使用主设备1定时轮询从设备5的方式来实现从设备5的数据发送，该功能由主设备1的主通信协议栈装置3中的MMC/SDEEM层模块来实现。本领域的技术人员应该理解，具体的实现并不依赖于某一特定的方式，而是可以使用诸如定时器、操作系统服务、操作系统内核线程等任何具有轮询功能的方法。当所述MMC/SDEEM层模块通过读取(READ)命令调用MMC/SD协议层模块以及MMC/SD硬件接口驱动装置而从硬件接口读取到有用的单块或多块MMC/SD数据块后，依据EEM包的头部判断是命令包还是数据包；如果是EEM命令包，则由该模块直接处理，如果是EEM数据包，则去掉EEM头部以获取以太网数据帧并交由数据链路层模块处理；所述数据链路层模块从以太网数据帧中获取IP数据包后经传输层模块和网络层模块处理，并最终由应用层模块来处理相应的应用层数据。
本领域的技术人员应该理解，所述IP数据包只是网络层数据包的一种形式，所述数据包还可以是ARP数据包、RARP数据包等，并且所述数据流的起始也可以不是应用层(例如TCP的同步包由传输层构建)。
根据本发明所公开的基于MMC/SD接口的以太网通信系统，所述主设备1和所述从设备5通过使用MMC/SDEEM层模块形成网络通讯。所述主设备1和所述从设备5可以使用现有的网络应用进行网络通讯，同时，所述主设备1和所述从设备5中只要有一方可以连接到其他网络(例如Internet)，则另一方也能作为一个网络节点连接到该网络。
图9为根据本发明的基于MMC/SD接口的以太网通信方法的流程图。如图9所示，本发明所公开的基于MMC/SD接口的以太网通信方法包括如下步骤：(A1)至少一个主设备和至少一个从设备通过MMC/SD接口在以太网上相互通信；其中，所述步骤(A1)进一步包括：(B1)当所述至少一个主设备向所述至少一个从设备发送第一应用数据时，所述至少一个主设备通过第一MMC/SDEEM(以太网模拟模型)层将以太网数据包封装成EEM包，并将所述EEM包通过MMC/SD接口发送给所述至少一个从设备；(B2)当所述至少一个从设备向所述至少一个主设备发送第二应用数据时，所述至少一个从设备通过第二MMC/SDEEM(以太网模拟模型)层将以太网数据包封装成EEM包，并将所述EEM包放入发送缓存，等待所述至少一个主设备以定时轮询的方式读取。
其中，根据本发明所公开的基于MMC/SD接口的以太网通信方法，所述步骤(B1)进一步包括：(C1)所述至少一个主设备中的传输层和网络层依次处理所述第一应用数据，并将所述第一应用数据构造为以太网数据包(例如IP数据包)；(C2)所述至少一个主设备中的数据链路层将所述以太网数据包封装成以太网数据帧；(C3)所述第一MMC/SDEEM(以太网模拟模型)层将所述以太网数据帧构造为EEM包，并选择合适的MMC/SD命令将所述EEM包以MMC/SD数据块的形式发送；(C4)所述至少一个主设备中的MMC/SD协议层以及MMC/SD硬件接口驱动装置处理所述MMC/SD命令并将所述MMC/SD数据块发送到所述至少一个从设备；(C5)所述至少一个从设备中的MMC/SD协议层以及MMC/SD硬件接口驱动装置处理所述MMC/SD命令以接收所述MMC/SD数据块；(C6)所述从设备中的所述第二MMC/SDEEM(以太网模拟模型)层从所述接收的MMC/SD数据块中获取所述EEM包，并且如果所述EEM包是EEM命令包，则所述第二MMC/SDEEM(以太网模拟模型)层自身使用所述EEM命令包；并且如果所述EEM包是EEM数据包，则所述第二MMC/SDEEM(以太网模拟模型)层从所述EEM数据包获取所述以太网数据帧并将其传送给上层；(C7)所述至少一个从设备的数据链路层从所述以太网数据帧中获取以太网数据包(例如IP数据包)并将其传送给上层；(C8)所述至少一个从设备的传输层和网络层处理所述以太网数据包(例如IP数据包)以获取所述第一应用数据，并将其传送给上层。
根据本发明所公开的基于MMC/SD接口的以太网通信方法，所述步骤(B2)进一步包括：(D1)所述至少一个从设备中的传输层和网络层依次处理所述第二应用数据，并将所述第二应用数据构造为以太网数据包(例如IP数据包)；(D2)所述至少一个从设备中的数据链路层将所述以太网数据包封装成以太网数据帧；(D3)所述至少一个从设备中的所述第二MMC/SDEEM(以太网模拟模型)层将所述以太网数据帧构造为EEM包，并将所述EEM包以MMC/SD数据块的形式放入缓存中，等待所述至少一个主设备的读取；(D4)所述至少一个主设备中的所述第一MMC/SDEEM(以太网模拟模型)层以定时轮询的方式发送读取命令，其中，所述至少一个主设备中的MMC/SD协议层以及MMC/SD硬件接口驱动装置处理所述读取命令以接收所述MMC/SD数据块；(D5)所述至少一个主设备中的所述第一MMC/SDEEM(以太网模拟模型)层从所述接收的MMC/SD数据块中获取所述EEM包，并且如果所述EEM包是EEM命令包，则所述第一MMC/SDEEM(以太网模拟模型)层自身使用所述EEM命令包；并且如果所述EEM包是EEM数据包，则所述第一MMC/SDEEM(以太网模拟模型)层从所述EEM数据包获取所述以太网数据帧并将其传送给上层；(D6)所述至少一个主设备的数据链路层从所述以太网数据帧中获取以太网数据包(例如IP数据包)并将其传送给上层；(D7)所述至少一个主设备的传输层和网络层处理所述以太网数据包(例如IP数据包)以获取所述第二应用数据，并将其传送给上层。
在本发明所公开的基于MMC/SD接口的以太网通信方法中，通信协议栈中的上四层的数据传输格式都遵循TCP/IP协议栈，如网络层的数据格式为IP包、数据链路层的数据格式为以太网数据帧。其中，所述MMC/SDEEM层使用EEM包(EEMPacket)数据传输格式，其由EEM头部字段(EEMHeader)和负载字段(Payload)(例如以太网数据帧)组成。
EEM包头部包括第一字段(表示为bmType)和第二字段(表示为EEMtypedependant)，所述第一字段定义EEM包的类型，即数据包(表示为EEMDataPacket)或命令包(表示为EEMCommandPacket)，所述第二字段依据类型的不同具有不同的结构。
其中，EEM数据包用于承载以太网数据帧以传输网络数据。EEM数据包头部的第二字段包括校验状态字段和长度字段，其中所述长度字段用于指定EEM数据包中的负载(即以太网数据帧)的长度；所述校验状态字段(bmCRC)指定以太网数据帧的CRC校验的开启或关闭。
EEM命令包用于控制模拟的以太网接口。EEM命令包头部的第二字段包括命令类型字段和命令参数字段，其中所述命令类型字段(bmCMD)定义了EEM命令类型；所述命令参数字段(bmPara)定义了命令参数。其中，在本发明的一个实施例中，所述命令类型字段可以定义如下命令类型：
(1)Echo命令，所述Echo命令用于验证连接的有效性；主设备和从设备都可以使用该命令；其中，当任何一方接收到Echo命令时需要使用相同的负载(payload)字段内的数据发送EchoResponse命令；
(2)EchoResponse命令，所述EchoResponse命令用于响应相应的Echo命令；
(3)ResponseHint命令，所述ResponseHint命令由从设备发出；当所述主设备停止查询来自从设备的数据时，此命令可以设定停止查询的最小时间间隔，所述主设备也可以忽略该命令；
(4)ResponseCompleteHint命令，所述ResponseCompleteHint命令由从设备发出，该命令可通知主设备现在没有数据要发出；当收到该命令时，所述主设备可以停止查询，直到主设备有数据发出或者到达定时时间，所述主设备也可以忽略该命令；当到达所述定时时间而所述主设备没有数据发出时，所述主设备可以发送Tickle命令给从设备；但是由于所述主设备可以忽略该命令，故所述从设备不一定会在定时时间到达时收到所述Tickle命令；
(5)Tickle命令，所述Tickle命令由主设备发出，以通知从设备ResponseCompleteHint命令的定时时间到，但是由于所述主设备可以忽略ResponseCompleteHint命令，故所述从设备不一定会在定时时间到达时收到所述Tickle命令。
本领域的技术人员应该理解，除以上所述的命令以外，只要不超过所述命令类型字段(bmCMD)的数据长度值，可以根据需要对所述命令集进行相应的扩展。
由上可知，MMC/SDEEM层的EEM包将被传送给所述MMC/SD协议层和MMC/SD硬件接口驱动装置，并从MMC/SD硬件接口发出；或者相反，EEM包可由MMC/SDEEM层从所述MMC/SD协议层和MMC/SD硬件接口驱动装置接收。
MMC/SD协议规定了在MMC/SD接口上传输的数据以块为单位，块为512字节的2n倍，而RFC894规范也规定了以太网数据帧大小为64-1518字节。因此，以块大小为BLOCK_LEN(例如512字节)为例，如果需要发送或接收的EEM包的长度在BLOCK_LEN之内，则MMC/SDEEM层可以调用MMC/SD协议层的单块读写命令(CMD17/CMD24)并通过所述MMC/SD硬件接口驱动装置控制的硬件接口发送或接收；如果EEM包的长度大于BLOCK_LEN，则MMC/SDEEM层可以使用MMC/SD协议层的多块读写命令(CMD18/CMD25)。如果存在包间空隙，则可以使用任何不影响解包的字符填充(例如0x0)。使用MMC/SD块承载EEM包存在以下几种形式：一个MMC/SD块包含一个EEM包；一个MMC/SD块包含多个EEM包；多个MMC/SD块包含一个EEM包；多个MMC/SD块包含多个分开的EEM包。
此外，MMC/SD协议中规定读写块命令(CMD17/CMD24、CMD18/CMD25)的参数中必须包含读写块的起始地址。因此，对于EEM包而言，可以规定为从0地址开始。本领域的技术人员应该理解，所述起始地址并不仅限于0地址，只要保证所述主设备和从设备的处理一致，可以采用任何起始地址。
尽管本发明是通过上述的优选实施方式进行描述的，但是其实现形式并不局限于上述的实施方式。应该认识到：在不脱离本发明主旨和范围的情况下，本领域技术人员可以对本发明做出不同的变化和修改。

Claims (19)

1.一种基于MMC/SD接口的以太网通信系统，所述通信系统包括至少一个主设备和至少一个从设备，所述至少一个主设备和所述至少一个从设备通过MMC/SD接口连接并在以太网上相互通信；
其中，所述至少一个主设备中的每个包括主控制器、主通信协议栈装置、主MMC/SD硬件接口驱动装置，其中，所述主控制器用于控制所述主通信协议栈装置及所述主MMC/SD硬件接口驱动装置的运行，所述主通信协议栈装置用于实现所述主设备的信息接收和发送，所述主MMC/SD硬件接口驱动装置用于实现MMC/SD信令在硬件接口上的传输；
所述主通信协议栈装置包括应用层模块、传输层模块、网络层模块、数据链路层模块、MMC/SDEEM层模块以及MMC/SD协议层模块，其中，所述应用层模块用于执行网络应用程序；所述传输层模块和所述网络层模块用于执行以太网协议功能；所述数据链路层模块用于执行以太网数据帧的封装；所述MMC/SDEEM层模块用于向上层协议栈模拟以太网卡功能；所述MMC/SD协议层模块用于执行MMC/SD协议栈的功能，以实现所述MMC/SD协议栈支持的各种MMC/SD命令。
2.根据权利要求1所述的基于MMC/SD接口的以太网通信系统，其特征在于，当所述至少一个从设备向所述至少一个主设备发送应用数据时，所述至少一个从设备将所述应用数据放入发送缓存中，等待所述至少一个主设备以轮询方式接收所述应用数据。
3.根据权利要求2所述的基于MMC/SD接口的以太网通信系统，其特征在于，所述至少一个从设备中的每个包括从控制器、从通信协议栈装置、从MMC/SD硬件接口驱动装置，其中，所述从控制器用于控制所述从通信协议栈装置及所述从MMC/SD硬件接口驱动装置的运行；所述从通信协议栈装置用于实现所述从设备的信息接收和发送，所述从MMC/SD硬件接口驱动装置用于实现MMC/SD信令在硬件接口上的传输。
4.根据权利要求3所述的基于MMC/SD接口的以太网通信系统，其特征在于，所述从通信协议栈装置包括应用层模块、传输层模块、网络层模块、数据链路层模块、MMC/SDEEM层模块以及MMC/SD协议层模块，其中，所述应用层模块用于执行网络应用程序；所述传输层模块和所述网络层模块用于执行以太网协议功能；所述数据链路层模块用于执行以太网数据帧的封装；所述MMC/SDEEM层模块用于向上层协议栈模拟以太网卡功能；所述MMC/SD协议层模块用于执行MMC/SD协议栈的功能，以实现所述MMC/SD协议栈支持的各种MMC/SD命令。
5.根据权利要求1或4所述的基于MMC/SD接口的以太网通信系统，其特征在于，所述MMC/SDEEM层使用的数据传输格式为EEM包，所述EEM包由EEM头部字段和EEM负载字段组成。
6.根据权利要求5所述的基于MMC/SD接口的以太网通信系统，其特征在于，所述EEM头部字段包括第一字段和第二字段，所述第一字段用于定义所述EEM包的类型；当所述EEM包为数据包时，所述第二字段包括校验状态字段和长度字段；当所述EEM包为命令包时，所述第二字段包括命令类型字段和命令参数字段。
7.根据权利要求6所述的基于MMC/SD接口的以太网通信系统，其特征在于，其中所述长度字段用于指定所述EEM数据包中的负载字段的长度，所述校验状态字段用于指定以太网数据帧的CRC校验的开启或关闭。
8.根据权利要求7所述的基于MMC/SD接口的以太网通信系统，其特征在于，其中所述命令类型字段用于定义EEM命令的类型，所述命令参数字段用于定义命令的参数。
9.根据权利要求8所述的基于MMC/SD接口的以太网通信系统，其特征在于，所述命令类型字段定义如下命令类型：
(1)Echo命令，所述Echo命令用于验证连接的有效性；
(2)EchoResponse命令，所述EchoResponse命令用于响应相应的Echo命令；
(3)ResponseHint命令，所述ResponseHint命令由所述至少一个从设备发出，当所述至少一个主设备停止查询来自所述至少一个从设备的数据时，所述ResponseHint命令用于设定停止查询的最小时间间隔；
(4)ResponseCompleteHint命令，所述ResponseCompleteHint命令由所述至少一个从设备发出，所述ResponseCompleteHint命令用于通知所述至少一个主设备现在没有数据要发出；
(5)Tickle命令，所述Tickle命令由所述至少一个主设备发出，用于通知所述至少一个从设备所述ResponseCompleteHint命令的定时时间到。
10.根据权利要求9所述的基于MMC/SD接口的以太网通信系统，其特征在于，所述至少一个主设备和所述至少一个从设备的MMC/SD协议层模块分别以如下方式中的任意一种方式使用MMC/SD块承载所述EEM包：一个MMC/SD块包含一个EEM包；一个MMC/SD块包含多个EEM包；多个MMC/SD块包含一个EEM包；多个MMC/SD块包含多个分开的EEM包。
11.一种基于MMC/SD接口的以太网通信方法，所述通信方法包括步骤(A1)：至少一个主设备和至少一个从设备通过MMC/SD接口在以太网上相互通信；
其中，所述步骤(A1)进一步包括：
(B1)当所述至少一个主设备向所述至少一个从设备发送第一应用数据时，所述至少一个主设备通过第一MMC/SDEEM层将以太网数据包封装成EEM包，并将所述EEM包通过MMC/SD接口发送给所述至少一个从设备；
(B2)当所述至少一个从设备向所述至少一个主设备发送第二应用数据时，所述至少一个从设备通过第二MMC/SDEEM层将以太网数据包封装成EEM包，并将所述EEM包放入发送缓存，等待所述至少一个主设备以定时轮询的方式读取。
12.根据权利要求11所述的基于MMC/SD接口的以太网通信方法，其特征在于，所述步骤(B1)进一步包括：
(C1)所述至少一个主设备中的传输层和网络层依次处理所述第一应用数据，并将所述第一应用数据构造为以太网数据包；
(C2)所述至少一个主设备中的数据链路层将所述以太网数据包封装成以太网数据帧；
(C3)所述第一MMC/SDEEM层将所述以太网数据帧构造为EEM包，并选择合适的MMC/SD命令将所述EEM包以MMC/SD数据块的形式发送；
(C4)所述至少一个主设备中的MMC/SD协议层以及MMC/SD硬件接口驱动装置处理所述MMC/SD命令并将所述MMC/SD数据块发送到所述至少一个从设备；
(C5)所述至少一个从设备中的MMC/SD协议层以及MMC/SD硬件接口驱动装置处理所述MMC/SD命令以接收所述MMC/SD数据块；
(C6)所述至少一个从设备中的所述第二MMC/SDEEM层从所述接收的MMC/SD数据块中获取所述EEM包，并且如果所述EEM包是EEM命令包，则所述第二MMC/SDEEM层自身使用所述EEM命令包；如果所述EEM包是EEM数据包，则所述第二MMC/SDEEM层从所述EEM数据包获取所述以太网数据帧并将其传送给上层；
(C7)所述至少一个从设备的数据链路层从所述以太网数据帧中获取以太网数据包并将其传送给上层；
(C8)所述至少一个从设备的传输层和网络层处理所述以太网数据包以获取所述第一应用数据，并将其传送给上层。
13.根据权利要求12所述的基于MMC/SD接口的以太网通信方法，其特征在于，所述步骤(B2)进一步包括：
(D1)所述至少一个从设备中的传输层和网络层依次处理所述第二应用数据，并将所述第二应用数据构造为以太网数据包；
(D2)所述至少一个从设备中的数据链路层将所述以太网数据包封装成以太网数据帧；
(D3)所述至少一个从设备中的所述第二MMC/SDEEM层将所述以太网数据帧构造为EEM包，并将所述EEM包以MMC/SD数据块的形式放入缓存中，等待所述主设备的读取；
(D4)所述至少一个主设备中的所述第一MMC/SDEEM层以定时轮询的方式发送读取命令，其中，所述至少一个主设备中的MMC/SD协议层以及MMC/SD硬件接口驱动装置处理所述读取命令以接收所述MMC/SD数据块；
(D5)所述至少一个主设备中的所述第一MMC/SDEEM层从所述接收的MMC/SD数据块中获取所述EEM包，并且如果所述EEM包是EEM命令包，则所述第一MMC/SDEEM层自身使用所述EEM命令包；如果所述EEM包是EEM数据包，则所述第一MMC/SDEEM层从所述EEM数据包获取所述以太网数据帧并将其传送给上层；
(D6)所述至少一个主设备的数据链路层从所述以太网数据帧中获取所述以太网数据包并将其传送给上层；
(D7)所述至少一个主设备的传输层和网络层处理所述以太网数据包以获取所述第二应用数据，并将其传送给上层。
14.根据权利要求13所述的基于MMC/SD接口的以太网通信方法，其特征在于，所述以太网数据包是IP数据包。
15.根据权利要求13所述的基于MMC/SD接口的以太网通信方法，其特征在于，所述MMC/SDEEM层使用的数据传输格式为EEM包，所述EEM包由EEM头部字段和EEM负载字段组成。
16.根据权利要求15所述的基于MMC/SD接口的以太网通信方法，其特征在于，所述EEM头部字段包括第一字段和第二字段，所述第一字段用于定义所述EEM包的类型；当所述EEM包为数据包时，所述第二字段包括校验状态字段和长度字段；当所述EEM包为命令包时，所述第二字段包括命令类型字段和命令参数字段。
17.根据权利要求16所述的基于MMC/SD接口的以太网通信方法，其特征在于，其中所述长度字段用于指定所述EEM数据包中的负载字段的长度，所述校验状态字段用于指定以太网数据帧的CRC校验的开启或关闭。
18.根据权利要求17所述的基于MMC/SD接口的以太网通信方法，其特征在于，其中所述命令类型字段用于定义EEM命令的类型，所述命令参数字段用于定义命令的参数。
19.根据权利要求18所述的基于MMC/SD接口的以太网通信方法，其特征在于，所述至少一个主设备和所述至少一个从设备的MMC/SD协议层分别以如下方式中的任意一种方式使用MMC/SD块承载所述EEM包：一个MMC/SD块包含一个EEM包；一个MMC/SD块包含多个EEM包；多个MMC/SD块包含一个EEM包；多个MMC/SD块包含多个分开的EEM包。
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