STM32以太网MAC地址Hash过滤

只看该作者 · 2021-11-3 09:24

网络中传递着各种各样的数据包，当设备连接到网络后，为了减少对接收到的数据进行处理的负荷，就需要对设备接收到的数据包进行过滤。 STM32MCU 的以太网外设提供多种数据包过滤的模式。可以根据以太网帧的目标 MAC 地址，源 MAC 地址进行过滤， STM32H7 系列还提供对 VLAN tag 和 IP 地址， UDP/TCP 端口的过滤。
拿 MAC 地址过滤来说， SM32MCU 支持：单播目标地址过滤，多播目标地址过滤，单播源地址过滤和广播地址过滤。单播目标地址过滤和多播目标地址过滤又分为： Perfect 地址过滤和 Hash 地址过滤。
perfect 地址过滤就是把接收到的以太网帧中的目标地址与 MAC 地址寄存器中保存的地址进行比较，如果匹配，数据包就被接受，否则就被丢掉。还可以通过设置“反向过滤”，来翻转过滤的结果，接收到的以太网帧中的目标地址与MAC 地址寄存器中保存的地址如果不匹配，数据包就被接收，否则就被丢掉。
Hash 地址过滤不是直接比较 MAC 地址，而是计算目标 MAC 地址的 CRC32 值，取其高 6 位作为索引去查询 Hash 表寄存器中对应的值，来判断是否接收该数据帧。 Hash 地址过滤的方法稍微复杂，本文接下来将基于STM32H743Nucleo 板，通过具体的例程介绍如何实现 Hash 地址过滤

只看该作者 · 2021-11-3 09:25

过滤原理
在 Hash 地址过滤模式下，以太网 MAC 通过一张 64 位的 Hash 表来进行过滤。这张表存储在两个 32 位的寄存器中。
STM32H743 的寄存器 ETH_MACHT0R 保存着 Hash 表的前 32 位， ETH_MACHT1R 中保存着 Hash 表的后 32 位
值。
MAC 接收到以太网帧后，会自动计算目标 MAC 地址的 CRC 值，然后用该 CRC 值的高 6 位，作为索引号去前面提到
的 Hash 表寄存器中查找对应位，如果该位的值是 1，则收到的以太网帧通过。否则就丢掉。例如，计算出的 CRC 高
6 位是 0，则对应 ETH_MACHT0R 的 bit0，如果该位是 1，则通过。
在初始化的时候，应该根据想要接收的目标 MAC 地址，先设置好 ETH_MACHT0R 和 ETH_MACHT1R 寄存器的值。
Hash 地址过滤将 48 位的 MAC 地址，对应到 6 位的 Hash 值，肯定会出现多个 MAC 地址对应到一个 6 位 Hash 值的
情况，所以这种过滤方式也被称作 imperfect 过滤模式。

只看该作者 · 2021-11-3 09:26

Hash 值的计算方法
Hash 地址过滤模式，最关键的就是如何计算 6 位的 Hash 值。
在 RM0433 中介绍了 Hash 的产生方法，具体如下：

1.计算目标 MAC 地址的 CRC32 值。计算 CRC32 的方法参见 IEEE802.3 的第 3.2.8 章中 FCS 的说明。根据
IEEE802.3 中 CRC 值的计算要求，和以太网帧中 MAC 地址传输的顺序， MAC 地址的 CRC 值计算方法如下：
• 第一个 32 位数据进行补码运算
• 输入的数据都进行按位反转顺序
• 进行 CRC32 计算，多项式为 0x4C11DB7
• 对最终输出数据进行补码运算
2. 对第一步的计算值进行按位反转顺序
3.取第二步计算值的高 6 位
然后就可以根据计算出来的 Hash 值，去设置 ETH_MACHT0R 和 ETH_MACHT1R 寄存器了。