Ether ShieldのW5100をSTM8Sから動かしてみる （５）ping

上司が言うんですよ、「pingが通らなかったらnetwork機器とは云えないぞ」．確かにそうだと合点して、pingに応答するようにしました．

ところがW5100でpingに応答するにはちょっとかったるいんです．w5100のUDPやTCPはautomaticに動く感が強いのですが、ping応答はそうではなく自力でごにょごにょせにゃいかんみたい．

なぜかというと、UDPやTCPと同列に語られる（と思う）ICMPというのがあって、pingはICMPを活用して行われる．ゆえにW5100でICMPを動くようにする必要がある．さしずめTCP(ICMP)を土台としてHTTP(ping)が動くような比喩をできるのではないかと思う．
しかし、W5100にはICMPモードというのは存在せず、RAWIPモードを使ってICMPを実装する必要がある．RAWIPモードでは、送受信データの受け渡しのみをW5100が請け負いますが、それだけしかやりませんよというモードです．

pingを使ったことのある人はご存知でしょうが、①マシンＡからマシンＢにpingを打つと、②マシンＢがマシンＡに受領の旨返信する、という２段階のpacketの送受でpingが通ったなどと称します．
ゆえに、①のpacketを少し加工して②のpacketとして返信する必要があるのですが、W5100はICMPをautomaticで返信してくれず、①→②の加工をユーザーが自分でやる必要があるぞと、そんな状況だったわけだった．

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W5100のRAWIPモードはどこまで面倒を見てくれるんだろう？

↓Ethernet Cableへ降りてゆくにつれて色々なヘッダが追加されてゆき、ICMPフレームは最終的にこんなになっているそうです．W5100のRAWIPモードはデータの送受だけやりますと上で書きましたが、それはどの部分なのかというと、下図の青で囲った部分だけです．他の部分はバックグラウンドで捨てられて見えません．

↓①W5100の受信バッファに積まれるデータの具体例（＝青囲い）はこんなです．
送信元IP＋データ数で6BYTEが先頭に付加されていて、これはW5100がサービスで付けてくれたデータです．＋６以降の40H BYTEが上図の青囲い部分です．タイプ＋コード＋チェックサムがあります．その後続はユーザーデータで、ping commandが好きに挿入したデータですからdon't careでOK．タイプ＝０８だとping要求の意味があります．

↓詳細の説明は後でしますが、②ping返信データはこうなります．受信データから変えたところは、送信元IPとデータ数を捨てて、タイプとチェックサムを変更しています．タイプ＝０だとping返信の意味があります．これをW5100の送信バッファに積んで「送信命令」をW5100に与えるとping返信が成立します．

問題はチェックサムのところでした．IPのチェックサム計算をするのは未体験ゾーンなため．
１の補数のチェックサムの手順は以下のようになります．IPに登場する１の補数のチェックサムは皆同じやり方みたいです．
　１）チェックサム部分をとりあえず００００にしておく
　２）データを、16bitごとに区切る．この例では３２ワードのデータに区切れる

３）３２ワードを全部足します．ここで、桁あふれを保存するために３２ｂｉｔ加算する

000505fa

４）上位１６ｂｉｔと下位６ｂｉｔに分けて３２ｂｉｔ加算する

000005FF

５）４と同じことをもう一度やる．ここでは結果は同じになる．２度やる理由はよくわからないが、IPだと高々1500BYTEなので２度で済むということなのかもしれない．

６）それの下位１６ｂｉｔを残す

05FF

７）ｂｉｔ反転すると、FA00が出てきました．おしまい

FA00

というわけで、言葉で書くとping受信→ping返信の手続きはこれだけで動くようです．

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コピってチェックサムを入れ替えるって簡単そうですが、W5100の制御コードはずいぶんと長いものになりました．

sizeRX = getSn_RX_RSR();　　ping受信データBYTE数
if(sizeRX==0) goto EX;　　　ping受信データ＝０ならスルー

sizeRX = sizeRX & bufMUSK; 　ping受信データBYTE数
topRX = bufRXtop + (getSn_RX_RD()&bufMUSK); 受信バッファ先頭アドレス

ip[0] = w51RD(bufRXarign(topRX  ));  ping発信元マシンのIPアドレス
ip[1] = w51RD(bufRXarign(topRX+1));
ip[2] = w51RD(bufRXarign(topRX+2));
ip[3] = w51RD(bufRXarign(topRX+3));

　　　　　（中略）

以下はping返信の手続き

r16 = getSn_TX_FSR();   送信バッファ空きBYTE
r8 = getSn_SR();  　　動作モード
if(tim3_reset_seq!=0 || r16<sizeRX || r8!=SOCK_IPRAW) goto UPDATERXBUF;　　　　　　送信バッファ空きとか諸々をチェック

topTX = bufTXtop + (getSn_TX_WR() & bufMUSK); 送信バッファ先頭アドレス

ptrRX = 6;  受信pingデータを送信バッファにコピーする
ptrTX = 0;
do
  {
    adrsRX = bufRXarign(topRX+ptrRX);
    adrsTX = bufTXarign(topTX+ptrTX);
    if(ptrTX==0) w51WR(adrsTX,0); 　　　　タイプ＝０
    else if(ptrTX==2) w51WR(adrsTX,0); 　チェックサム＝０
    else if(ptrTX==3) w51WR(adrsTX,0); 　チェックサム＝０
    else w51WR(adrsTX,w51RD(adrsRX));　　他はそのままコピー
    ptrRX++;
    ptrTX++;
  }while(ptrRX<sizeRX);

chksum32=0;　　　　送信pingのチェックサムを計算する
sizeTX=sizeRX-6;　送信データは受信データよりも６バイト少ない
ptrTX=0;
do{
  uint8 H,L;
  H=w51RD(bufTXarign(topTX+ptrTX  ));
  L=w51RD(bufTXarign(topTX+ptrTX+1));
  chksum32 += (uint16)(H<<8) + L;　　　　32bit加算
  ptrTX+=2;
}while(ptrTX<sizeTX);
chksum32 = (chksum32>>16) + (chksum32 & 0xFFFF);　上位16＋下位16
chksum32 = (chksum32>>16) + (chksum32 & 0xFFFF);　上位16＋下位16
chksum32 = ~chksum32;　　　　　　　　　　　　bit反転
chksum16 = chksum32 & 0xFFFF;　　　下位16bitのみでチェックサムを得る

送信バッファにチェックサムを記入する
w51WR( bufTXarign(topTX+2) , (uint8)(chksum16>>8) );
w51WR( bufTXarign(topTX+3) , (uint8)(chksum16&0xFF) );

setSn_DIPR(ip);  返信相手のIPをW5100にセットする

setSn_TX_WR( getSn_TX_WR() + sizeTX );  送信バッファポインタ更新
setSn_CR( Sn_CR_SEND );  　　送信コマンド
while( getSn_CR() != 0 ){}

UPDATERXBUF:
setSn_RX_RD( getSn_RX_RD() + sizeRX ); 　受信バッファポインタを更新
setSn_CR( Sn_CR_RECV ); 　　　受信コマンド
while( getSn_CR() != 0 ){}

EX:

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サンプルプログラムでは自機IPアドレス＝192.168.1.100にしてあるので、

ping　192.168.1.100

Linuxあるいはwindowsマシンからpingを打つと、本機からの応答を観測できるはず．

例によってサンプルプログラムであなたが受けた損害がなんであれわたしは知りませんぞ．

さて、次はTCPの実装だ．

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かしこ

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試用レポはいずれまた．．．