1、網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)原理

1.1 層次結(jié)構(gòu)

Linux系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)定義了4個(gè)層次， 這4個(gè)層次有到下分為:

• 1、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口層：實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)包收發(fā)的協(xié)議粒蜈。該層主要負(fù)責(zé)調(diào)用dev_queue_xmit()函數(shù)發(fā)送數(shù)據(jù)， netif_rx()函數(shù)接收數(shù)據(jù)术唬。當(dāng)上層 ARP 或 IP 協(xié)議需要發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)薪伏，它將調(diào)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口層的 dev_queue_xmit()函數(shù)發(fā)送該數(shù)據(jù)包滚澜，同時(shí)需傳遞給該函數(shù)一個(gè)指向 struct sk_buff數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)的指針粗仓。dev_queue_xmit()函數(shù)的原型為：

dev_queue_xmit (struct sk_buff * skb ); 

同樣地，上層對(duì)數(shù)據(jù)包的接收也通過(guò)向 netif_rx()函數(shù)傳遞一個(gè) struct sk_buff數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)的指針來(lái)完成。netif_rx()函數(shù)的原型為：

 int netif_rx(struct sk_buff *skb); 

• 2借浊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層：通過(guò)net_device結(jié)構(gòu)體來(lái)描述一個(gè)具體的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息,實(shí)現(xiàn)不同的硬件的統(tǒng)一
• 3塘淑、設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能層：用來(lái)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件來(lái)完成各個(gè)功能, 它通過(guò)hard_start_xmit() 函數(shù)啟動(dòng)發(fā)送操作， 并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的中斷觸發(fā)接收操作蚂斤。
• 4存捺、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與媒介層：用來(lái)負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)包發(fā)送和接收的物理實(shí)體, 設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能層的函數(shù)都在這物理上驅(qū)動(dòng)的

層次結(jié)構(gòu)如下圖所示:

image-20210809230524324

設(shè)計(jì)具體的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，我們需要完成的主要工作是編寫設(shè)備驅(qū)動(dòng)功 能層的相關(guān)函數(shù)以填充 net_device 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容并將 net_device 注冊(cè)入內(nèi)核曙蒸。

1.2 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)的初始化

網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序,只需要編寫網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層,填充net_device數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容并將net_device注冊(cè)入內(nèi)核,設(shè)置硬件相關(guān)操作,使能中斷處理等捌治。

1.2.1 初始化網(wǎng)卡步驟

• 1)使用alloc_netdev()來(lái)分配一個(gè)net_device結(jié)構(gòu)體
• 2)設(shè)置網(wǎng)卡硬件相關(guān)的寄存器
• 3)設(shè)置net_device結(jié)構(gòu)體的成員
• 4)使用register_netdev()來(lái)注冊(cè)net_device結(jié)構(gòu)體

1.2.2 net_device結(jié)構(gòu)體

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層的主要功能是為千變?nèi)f化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備定義了統(tǒng)一、抽象的數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu) net_device 結(jié)構(gòu)體纽窟，以不變應(yīng)萬(wàn)變肖油，實(shí)現(xiàn)多種硬件在軟件層次上的統(tǒng)一。 net_device 結(jié)構(gòu)體在內(nèi)核中指代一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備臂港，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序只需通過(guò)填充 net_device 的具體成員并注冊(cè) net_device 即可實(shí)現(xiàn)硬件操作函數(shù)與內(nèi)核的掛接森枪。 net_device 本身是一個(gè)巨型結(jié)構(gòu)體，包含網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的屬性描述和操作接口审孽。當(dāng)我 們編寫網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序時(shí)县袱，只需要了解其中的一部分。

struct net_device
{
       char               name[IFNAMSIZ];      //網(wǎng)卡設(shè)備名稱
       unsigned long      mem_end;             //該設(shè)備的內(nèi)存結(jié)束地址
       unsigned long      mem_start;            //該設(shè)備的內(nèi)存起始地址
       unsigned long      base_addr;            //該設(shè)備的內(nèi)存I/O基地址
       unsigned int       irq;                  //該設(shè)備的中斷號(hào)

       unsigned char      if_port;              //該字段僅針對(duì)多端口設(shè)備佑力，用于指定使用的端口類型
　　　　unsigned char      dma;                  //該設(shè)備的DMA通道
       unsigned long      state;                //網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)適配器的狀態(tài)信息

       struct net_device_stats* (*get_stats)(struct net_device *dev); //獲取流量的統(tǒng)計(jì)信息,運(yùn)行ifconfig便會(huì)調(diào)用該成員函數(shù),并返回一個(gè)net_device_stats結(jié)構(gòu)體獲取信息

      struct net_device_stats  stats;      //用來(lái)保存統(tǒng)計(jì)信息的net_device_stats結(jié)構(gòu)體

 
       unsigned long         features;        //接口特征,     
       unsigned int          flags; //flags指網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)志,以IFF_開頭式散，包括：IFF_UP（ 當(dāng)設(shè)備被激活并可以開始發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)， 內(nèi)核設(shè)置該標(biāo)志）打颤、 IFF_AUTOMEDIA（設(shè)置設(shè)備可在多種媒介間切換）杂数、IFF_BROADCAST（ 允許廣播）、IFF_DEBUG（ 調(diào)試模式瘸洛， 可用于控制printk調(diào)用的詳細(xì)程度） 揍移、 IFF_LOOPBACK（ 回環(huán)）、IFF_MULTICAST（ 允許組播） 反肋、 IFF_NOARP（ 接口不能執(zhí)行ARP,點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口就不需要運(yùn)行 ARP） 和IFF_POINTOPOINT（ 接口連接到點(diǎn)到點(diǎn)鏈路） 等那伐。

 
       unsigned        mtu;        //最大傳輸單元,也叫最大數(shù)據(jù)包

       unsigned short  type;   　　//接口的硬件類型

       unsigned short   hard_header_len;     //硬件幀頭長(zhǎng)度,在以太網(wǎng)設(shè)備的初始化函數(shù)中一般被賦為ETH_HLEN,即14
 
　　　　unsigned char    *dev_addr;   //存放設(shè)備的MAC地址,需由驅(qū)動(dòng)程序從硬件上讀出
      unsigned char    broadcast[MAX_ADDR_LEN];    //存放設(shè)備的廣播地址,對(duì)于以太網(wǎng)而言，地址長(zhǎng)度為6個(gè)0XFF

       unsigned long    last_rx;    //接收數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳,調(diào)用netif_rx()后賦上jiffies即可

       unsigned long    trans_start;   //發(fā)送數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳,當(dāng)要發(fā)送的時(shí)候賦上jiffies即可

       int (*hard_start_xmit) (struct sk_buff *skb, struct net_device *dev);//數(shù)據(jù)包發(fā)送函數(shù), 以使得驅(qū)動(dòng)程序能獲取從上層傳遞下來(lái)的數(shù)據(jù)包石蔗。
                                   
　　　　void  (*tx_timeout) (struct net_device *dev); //發(fā)包超時(shí)處理函數(shù)罕邀，需采取重新啟動(dòng)數(shù)據(jù)包發(fā)送過(guò)程或重新啟動(dòng)硬件等策略來(lái)恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備到正常狀態(tài)
　　　　... ...
}

1.2.3 net_device_stats結(jié)構(gòu)體

net_device_stats 結(jié)構(gòu)體定義在內(nèi)核的 include/linux/netdevice.h 文件中，其中重要成員如下所示:

struct net_device_stats
{
    unsigned long   rx_packets;     /*收到的數(shù)據(jù)包數(shù)*/
    unsigned long   tx_packets;     /*發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)    */
    unsigned long   rx_bytes;       /*收到的字節(jié)數(shù),可以通過(guò)sk_buff結(jié)構(gòu)體的成員len來(lái)獲取*/       unsigned long   tx_bytes;       /*發(fā)送的字節(jié)數(shù),可以通過(guò)sk_buff結(jié)構(gòu)體的成員len來(lái)獲取*/
    unsigned long   rx_errors;      /*收到的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包數(shù)*/
    unsigned long   tx_errors;      /*發(fā)送的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包數(shù)*/
    ... ...
}

net_device_stats 結(jié)構(gòu)體適宜包含在設(shè)備的私有信息結(jié)構(gòu)體中养距，而其中統(tǒng)計(jì)信息的 修改則應(yīng)該在設(shè)備驅(qū)動(dòng)的與發(fā)送和接收相關(guān)的具體函數(shù)中完成诉探，這些函數(shù)包括中斷處 理程序、數(shù)據(jù)包發(fā)送函數(shù)棍厌、數(shù)據(jù)包發(fā)送超時(shí)函數(shù)和數(shù)據(jù)包接收相關(guān)函數(shù)等寸谜。我們應(yīng)該 在這些函數(shù)中添加相應(yīng)的代碼：

/* 發(fā)送超時(shí)函數(shù) */ 
void xxx_tx_timeout(struct net_device *dev) 
{ 
    struct xxx_priv *priv = netdev_priv(dev); 
    ... 
    priv->stats.tx_errors++; /* 發(fā)送錯(cuò)誤包數(shù)加 1 */ 
    ... 
} 

/* 中斷處理函數(shù) */ 
static void xxx_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs) 
{ 
    switch (status &ISQ_EVENT_MASK) 
    { 
        ... 
        case ISQ_TRANSMITTER_EVENT: / 
            priv->stats.tx_packets++; /* 數(shù)據(jù)包發(fā)送成功，tx_packets 信息加1 */ 
            netif_wake_queue(dev); /* 通知上層協(xié)議 */ 
            if ((status &(TX_OK | TX_LOST_CRS | TX_SQE_ERROR | 
                TX_LATE_COL | TX_16_COL)) != TX_OK) /*讀取硬件上的出錯(cuò)標(biāo)志*/ 
            { 
                /* 根據(jù)錯(cuò)誤的不同情況显晶，對(duì) net_device_stats 的不同成員加 1 */ 
                if ((status &TX_OK) == 0) 
                    priv->stats.tx_errors++; 
                if (status &TX_LOST_CRS) 
                    priv->stats.tx_carrier_errors++; 
                if (status &TX_SQE_ERROR)
                    priv->stats.tx_heartbeat_errors++; 
                if (status &TX_LATE_COL) 
                    priv->stats.tx_window_errors++; 
                if (status &TX_16_COL) 
                    priv->stats.tx_aborted_errors++; 
            } 
            break; 
        case ISQ_RX_MISS_EVENT: 
            priv->stats.rx_missed_errors += (status >> 6); 
            break; 
        case ISQ_TX_COL_EVENT: 
            priv->stats.collisions += (status >> 6); 
            break; 
    } 
}

1.2.4 sk_buff結(jié)構(gòu)體

sk_buff 結(jié)構(gòu)體非常重要绿饵，它的含義為“套接字緩沖區(qū)”，用于在 Linux 網(wǎng)絡(luò)子系 統(tǒng)中的各層之間傳遞數(shù)據(jù)，是 Linux 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞的“中樞神經(jīng)”。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，Linux 內(nèi)核的網(wǎng)絡(luò)處理模塊必須建立一個(gè)包含要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包 的 sk_buff憎亚，然后將 sk_buff 遞交給下層，各層在 sk_buff 中添加不同的協(xié)議頭直至交 給網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送弄慰。同樣地第美，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)媒介上接收到數(shù)據(jù)包后，它必須將接收 到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 sk_buff 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)并傳遞給上層陆爽，各層剝?nèi)ハ鄳?yīng)的協(xié)議頭直至交給用 戶斋日。

參看 linux/skbuff.h 中的源代碼，sk_buff 結(jié)構(gòu)體包含的主要成員如下：

/* /include/linux/skbuff.h */
struct sk_buff {
       /* These two members must be first. */
       struct sk_buff        *next;      //指向下一個(gè)sk_buff結(jié)構(gòu)體
       struct sk_buff        *prev;     //指向前一個(gè)sk_buff結(jié)構(gòu)體
　　　　ktime_t             tstamp;
      struct sock       *sk;
      struct net_device *dev;
    /*
       * This is the control buffer. It is free to use for every
       * layer. Please put your private variables there. If you
       * want to keep them across layers you have to do a skb_clone()
       * first. This is owned by whoever has the skb queued ATM.
       */
       ......
       unsigned int         len,   　　　　　　//數(shù)據(jù)包的總長(zhǎng)度,包括線性數(shù)據(jù)和非線性數(shù)據(jù)
                            data_len;        //非線性的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
       __u16                mac_len,         //mac包頭長(zhǎng)度
                            hdr_len;
      .....
　　　　__u32    　 priority;          //該sk_buff結(jié)構(gòu)體的優(yōu)先級(jí)
      ......
　　　　__be16  　　protocol;           //存放上層的協(xié)議類型,可以通過(guò)eth_type_trans()來(lái)獲取
       ... ...

      sk_buff_data_t              transport_header;  　　//傳輸層頭部的偏移值
      sk_buff_data_t              network_header;   　　//網(wǎng)絡(luò)層頭部的偏移值
      sk_buff_data_t              mac_header;          //MAC數(shù)據(jù)鏈路層頭部的偏移值
      /* These elements must be at the end, see alloc_skb() for details.  */
　　　 sk_buff_data_t              tail;                    //指向緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)包末尾
      sk_buff_data_t              end;                     //指向緩沖區(qū)的末尾
      unsigned char        　　　　*head,                   //指向緩沖區(qū)的協(xié)議頭開始位置
                                  *data;                   //指向緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)包開始位置
      unsigned int                truesize;
      atomic_t                    users;
}

1. 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)指針 head墓陈、data恶守、tail 和 end。

head 指針指向內(nèi)存中已分配的用于承載網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的起始地址;

data 指針則指向?qū)?yīng)當(dāng)前協(xié)議層有效數(shù)據(jù)的起始地址贡必。各層的有效數(shù)據(jù)信息包含的內(nèi)容都不一樣：對(duì)于傳輸層而言兔港，用戶數(shù)據(jù)和傳輸層協(xié)議頭屬于有效數(shù)據(jù)。 l 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)層而言仔拟，用戶數(shù)據(jù)衫樊、傳輸層協(xié)議頭和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議頭是其有效數(shù)據(jù)。 l 對(duì)于數(shù)據(jù)鏈路層而言利花，用戶數(shù)據(jù)科侈、傳輸層協(xié)議頭、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議頭和鏈路層頭 部都屬于有效數(shù)據(jù)炒事。 因此臀栈，data 指針的值需隨著當(dāng)前擁有 sk_buff 的協(xié)議層的變化進(jìn)行相應(yīng)的移動(dòng)。

tail 指針則指向?qū)?yīng)當(dāng)前協(xié)議層有效數(shù)據(jù)負(fù)載的結(jié)尾地址挠乳，與 data 指針對(duì)應(yīng)权薯。

end 指針指向內(nèi)存中分配的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的結(jié)尾，與 head 指針對(duì)應(yīng)睡扬。

其實(shí)盟蚣，end 指針?biāo)傅?址 數(shù) 據(jù) 緩 沖 區(qū) 的 末 尾 還 包 括 一 個(gè) skb_shared_info結(jié)構(gòu)體的空間，這個(gè)結(jié)構(gòu)體 存放分隔存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)片段卖怜，意味著可以將數(shù) 據(jù)包的有效數(shù)據(jù)分成幾片存儲(chǔ)在不同的內(nèi)存空間中屎开。 每一個(gè)分片frags的長(zhǎng)度上限是一頁(yè)。

• sk_buff結(jié)構(gòu)體的空間
• image-20210809231316947

2. 長(zhǎng)度信息 len马靠、data_len奄抽、truesize蔼两。

len是指數(shù)據(jù)包有 效數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，包括協(xié)議頭和負(fù)載如孝；

data_len 這個(gè)成員，它記錄分片的 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度娩贷；

truesize 表示緩存區(qū)的整體長(zhǎng)度: sizeof(struct sk_buff) + “傳入 alloc_skb()或dev_alloc_skb()的長(zhǎng)度“（但不包括結(jié)構(gòu)體 skb_shared_info 的長(zhǎng)度）第晰。

• sk_buff-> data數(shù)據(jù)包格式

image-20210809231423958

• 套接字緩沖區(qū)操作

  • （1）分配

    • struct sk_buff *alloc_skb(unsigned int len,int priority);alloc_skb()函數(shù)分配一個(gè)套接字緩沖區(qū)和一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，參數(shù) len 為數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 的空間大小彬祖，以 16 字節(jié)對(duì)齊茁瘦，參數(shù) priority 為內(nèi)存分配的優(yōu)先級(jí)
    • struct sk_buff *dev_alloc_skb(unsigned int len);dev_alloc_skb()函數(shù)只是以 GFP_ATOMIC 優(yōu)先級(jí)（代表分配過(guò)程不能被中斷）調(diào) 用上面的 alloc_skb()函數(shù)，并保存 skb->head 和 skb->data 之間的 16 個(gè)字節(jié)储笑。
    • 分配成功之后甜熔，因?yàn)檫€沒有存放具體的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，所以 sk_buff 的 data突倍、tail 指 針都指向存儲(chǔ)空間的起始地址 head腔稀，而 len 的大小則為 0。

  • （2）釋放

    • void kfree_skb(struct sk_buff *skb);  //在內(nèi)核內(nèi)部使用羽历，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 驅(qū)動(dòng)程序中則必須使用下面3個(gè)其一
      void dev_kfree_skb(struct sk_buff *skb); //用于非中斷上下文
      void dev_kfree_skb_irq(struct sk_buff *skb); //用于中斷上下文
      void dev_kfree_skb_any(struct sk_buff *skb); //在中斷和非中斷上下文中皆可采用
      

• （3）指針移動(dòng)

  套接字緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)指針移動(dòng)操作包括 put（放置）焊虏、push（推）、 pull（拉）秕磷、reserve（保留）等诵闭。

  • put 操作（用于在緩沖區(qū)尾部添加數(shù)據(jù)）：

    • unsigned char *skb_put(struct sk_buff *skb, unsigned int len); //會(huì)檢測(cè)放入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)
      unsigned char *__skb_put(struct sk_buff *skb, unsigned int len); //不會(huì)檢測(cè)放入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)
      

      上述函數(shù)將 tail 指針下移，增加 sk_buff 的 len 值澎嚣，并返回 skb->tail 的當(dāng)前值疏尿。

  • push 操作（用于在數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)添加頭部）

    • unsigned char *skb_push(struct sk_buff *skb, unsigned int len); //會(huì)檢測(cè)放入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)
      unsigned char *_ _skb_push(struct sk_buff *skb, unsigned int len); //不會(huì)檢測(cè)放入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)
      

      push 操作在存儲(chǔ)空間的頭部增加一段可以存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的空間。

  • pull 操作（用于下層協(xié)議向上層協(xié)議移交數(shù)據(jù)包易桃，使 data 指針指向上一層協(xié)議的協(xié)議頭）

    • unsigned char * skb_pull(struct sk_buff *skb, unsigned int len);
      

      skb_pull()函數(shù)將 data 指針下移褥琐，并減小 skb 的 len 值。

  • reserve 操作（用于在存儲(chǔ)空間 的頭部預(yù)留 len 長(zhǎng)度的空隙）

    • void skb_reserve(struct sk_buff *skb, unsigned int len);
      

      skb_reserve()函數(shù)將 data 指針和 tail 指針同時(shí)下移

1.3 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)發(fā)包過(guò)程

在內(nèi)核中,當(dāng)上層要發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包時(shí), 就會(huì)調(diào)用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備層里net_device數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的成員hard_start_xmit()將數(shù)據(jù)包發(fā)送出去晤郑。

hard_start_xmit()發(fā)包函數(shù)需要我們自己構(gòu)建,該函數(shù)原型如下所示:

int    (*hard_start_xmit) (struct sk_buff *skb, struct net_device *dev);

這個(gè)函數(shù)中需要涉及到sk_buff結(jié)構(gòu)體,含義為(socket buffer)套接字緩沖區(qū),用來(lái)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)層次之間傳遞數(shù)據(jù).

發(fā)包函數(shù)處理步驟：

• 1踩衩、把數(shù)據(jù)包發(fā)出去之前,需要使用netif_stop_queue()來(lái)停止上層傳下來(lái)的數(shù)據(jù)包；

• 2.1贩汉、設(shè)置寄存器驱富，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)

• 2.2、當(dāng)數(shù)據(jù)包發(fā)出去后, 再調(diào)用dev_kfree_skb()函數(shù)來(lái)釋放sk_buff,該函數(shù)原型如下:void dev_kfree_skb(struct sk_buff *skb);

• 3匹舞、當(dāng)數(shù)據(jù)包發(fā)出成功,就會(huì)進(jìn)入TX接收中斷函數(shù)褐鸥，然后更新統(tǒng)計(jì)信息，調(diào)用netif_wake_queue()來(lái)喚醒赐稽，啟動(dòng)上層繼續(xù)發(fā)包下來(lái)叫榕；

• 4浑侥、若數(shù)據(jù)包發(fā)出去超時(shí)，一直進(jìn)不到TX中斷函數(shù),就會(huì)調(diào)用net_device結(jié)構(gòu)體的*tx_timeout超時(shí)成員函數(shù)晰绎，在該函數(shù)中更新統(tǒng)計(jì)信息寓落，并調(diào)用netif_wake_queue()來(lái)喚醒。

1.4 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)收包過(guò)程

接收數(shù)據(jù)包主要是通過(guò)中斷函數(shù)處理,來(lái)判斷中斷類型荞下，如果等于ISQ_RECEIVER_EVENT表示為接收中斷,然后進(jìn)入接收數(shù)據(jù)函數(shù),通過(guò)netif_rx()將數(shù)據(jù)上交給上層伶选。例如，下圖內(nèi)核中自帶的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng):/drivers/net/cs89x0.c

image-20210809232214875

通過(guò)獲取的status標(biāo)志來(lái)判斷是什么中斷,如果是接收中斷,就進(jìn)入net_rx()尖昏。

• 收包函數(shù)處理步驟：
  • 1仰税、使用dev_alloc_skb()來(lái)構(gòu)造一個(gè)新的sk_buff；
  • 2抽诉、使用skb_reserve(rx_skb, 2) 將sk_buff緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)包先向后位移2字節(jié)陨簇，騰出sk_buff緩沖區(qū)里的頭部空間；
  • 3迹淌、讀取網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件上接收到的數(shù)據(jù)河绽；
  • 4、使用memcpy()將數(shù)據(jù)復(fù)制到新的sk_buff里的data成員指向的地址處,可以使用skb_put()來(lái)動(dòng)態(tài)擴(kuò)大sk_buff結(jié)構(gòu)體里中的數(shù)據(jù)區(qū)唉窃；
  • 5葵姥、使用eth_type_trans()來(lái)獲取上層協(xié)議,將返回值賦給sk_buff的protocol成員里；
  • 6句携、然后更新統(tǒng)計(jì)信息榔幸，最后使用netif_rx( )來(lái)將sk_fuffer傳遞給上層協(xié)議中。
• skb_put()函數(shù)
  • 原型：static inline unsigned char *skb_put(struct sk_buff *skb, unsigned int len);
  • 作用：將數(shù)據(jù)區(qū)向下擴(kuò)大len字節(jié)
  • sk_buff緩沖區(qū)變化圖：
  • image-20210809232643374

1.5 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)的注冊(cè)與注銷

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的注冊(cè)與注銷使用成對(duì)出現(xiàn)的register_netdev()和unregister_netdev()函數(shù)完成矮嫉，這兩個(gè)函數(shù)的原型為：

int register_netdev(struct net_device *dev); 
void unregister_netdev(struct net_device *dev); 

這兩個(gè)函數(shù)都接收一個(gè) net_device 結(jié)構(gòu)體指針為參數(shù)削咆， net_device 的生成和成員的賦值并非一定要由工程師逐個(gè)親自動(dòng)手完成，可以利 用下面的函數(shù)幫助我們填充：

struct net_device *alloc_netdev(int sizeof_priv, const char *name,  
                                void(*setup)(struct net_device*));  

struct net_device *alloc_etherdev(int sizeof_priv)
{ 
    /* 以 ether_setup 為 alloc_netdev 的 setup 參數(shù) */ 
    return alloc_netdev(sizeof_priv, "eth%d", ether_setup); 
} 

alloc_netdev()函數(shù)生成一個(gè) net_device 結(jié)構(gòu)體蠢笋，對(duì)其成員賦值并返回該結(jié)構(gòu)體的指針拨齐。第一個(gè)參數(shù)為設(shè)備私有成員的大小，第二個(gè)參數(shù)為設(shè)備名昨寞，第三個(gè)參數(shù)為 net_device 的 setup()函數(shù)指針瞻惋。setup()函數(shù)接收的參數(shù)也為 net_device 指針，用 于預(yù)置 net_device 成員的值援岩。

alloc_etherdev()是 alloc_netdev()針對(duì)以太網(wǎng)的“快捷”函數(shù)歼狼，其中的ether_setup()是由 Linux 內(nèi)核提供的一個(gè)對(duì)以太網(wǎng)設(shè)備 net_device 結(jié)構(gòu)體中公有成員 快速賦值的函數(shù)

釋放 net_device 結(jié)構(gòu)體 的函數(shù)為：

void free_netdev(struct net_device *dev);

2、編寫虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)

虛擬網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng),也就是說(shuō)不需要硬件相關(guān)操作,所以就沒有中斷函數(shù),我們通過(guò)linux的ping命令來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)包,然后在發(fā)包函數(shù)中偽造一個(gè)收的ping包函數(shù),實(shí)現(xiàn)能ping通任何ip地址享怀。

２.１　編寫步驟

• init初始函數(shù)

  • 1)使用alloc_netdev()來(lái)分配一個(gè)net_device結(jié)構(gòu)體
  • 2)設(shè)置net_device結(jié)構(gòu)體的成員
  • 3)使用register_netdev()來(lái)注冊(cè)net_device結(jié)構(gòu)體

• 發(fā)包函數(shù)

  • 1)使用netif_stop_queue()來(lái)阻止上層向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)層發(fā)送數(shù)據(jù)包
  • 2)調(diào)用收包函數(shù),并代入發(fā)送的sk_buff緩沖區(qū), 里面來(lái)偽造一個(gè)收的ping包函數(shù)
  • 3)使用dev_kfree_skb()函數(shù)來(lái)釋放發(fā)送的sk_buff緩存區(qū)
  • 4)更新發(fā)送的統(tǒng)計(jì)信息
  • 5)使用netif_wake_queue()來(lái)喚醒被阻塞的上層

• 收包函數(shù)：修改發(fā)送的sk_buff里數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù),使它變?yōu)橐粋€(gè)接收的sk_buff羽峰。

  • 1)需要對(duì)調(diào)上圖的ethhdr結(jié)構(gòu)體 ”源/目的”MAC地址

  • 2)需要對(duì)調(diào)上圖的iphdr結(jié)構(gòu)體”源/目的” IP地址

  • 3)使用ip_fast_csum()來(lái)重新獲取iphdr結(jié)構(gòu)體的校驗(yàn)碼

  • 4)設(shè)置上圖數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)類型,之前是發(fā)送ping包0x08,需要改為0x00,表示接收ping包

  • 5)使用dev_alloc_skb()來(lái)構(gòu)造一個(gè)新的sk_buff

  • 6)使用skb_reserve(rx_skb, 2);將sk_buff緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)包先后位移2字節(jié),來(lái)騰出sk_buff緩沖區(qū)里的頭部空間

  • 7)使用memcpy()將之前修改好的sk_buff->data復(fù)制到新的sk_buff里的data成員指向的地址處:

  • 8)設(shè)置新的sk_buff 其它成員

  • 9)使用eth_type_trans()來(lái)獲取上層協(xié)議,將返回值賦給sk_buff的protocol成員里

  • 10)然后更新接收統(tǒng)計(jì)信息,最后使用netif_rx( )來(lái)將sk_fuffer傳遞給上層協(xié)議中

• 具體代碼

/*
 * 參考 drivers\net\cs89x0.c
 */

#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/netdevice.h>
#include <linux/etherdevice.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/types.h>
#include <linux/fcntl.h>
#include <linux/interrupt.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/in.h>
#include <linux/skbuff.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/spinlock.h>
#include <linux/string.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/bitops.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ip.h>

#include <asm/system.h>
#include <asm/io.h>
#include <asm/irq.h>

static struct net_device *vnet_dev;

static void emulator_rx_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
    /* 參考LDD3 */
    unsigned char *type;
    struct iphdr *ih;
    __be32 *saddr, *daddr, tmp;
    unsigned char   tmp_dev_addr[ETH_ALEN];
    struct ethhdr *ethhdr;
    
    struct sk_buff *rx_skb;
        
    /* 1.對(duì)調(diào)ethhdr結(jié)構(gòu)體的"源/目的"的mac地址 */
    ethhdr = (struct ethhdr *)skb->data;
    memcpy(tmp_dev_addr, ethhdr->h_dest, ETH_ALEN);
    memcpy(ethhdr->h_dest, ethhdr->h_source, ETH_ALEN);
    memcpy(ethhdr->h_source, tmp_dev_addr, ETH_ALEN);

    /* 2.對(duì)調(diào)iphdr結(jié)構(gòu)體的"源/目的"的ip地址 */    
    ih = (struct iphdr *)(skb->data + sizeof(struct ethhdr));
    saddr = &ih->saddr;
    daddr = &ih->daddr;

    tmp = *saddr;
    *saddr = *daddr;
    *daddr = tmp;
    
    /* 3.使用ip_fast_csum()來(lái)重新獲取iphdr結(jié)構(gòu)體的校驗(yàn)碼*/
    ih->check = 0;         /* and rebuild the checksum (ip needs it) */
    ih->check = ip_fast_csum((unsigned char *)ih,ih->ihl);
    
    /* 4.設(shè)置數(shù)據(jù)類型*/
    type = skb->data + sizeof(struct ethhdr) + sizeof(struct iphdr);
    *type = 0; /*原來(lái)0x8表示發(fā)送ping包，現(xiàn)在0表示接收ping包 */
    
    /* 5.構(gòu)造一個(gè)新的sk_buff */
    rx_skb = dev_alloc_skb(skb->len + 2);
    
    /* 6.使用skb_reserve騰出2字節(jié)頭部空間*/
    skb_reserve(rx_skb, 2); /* align IP on 16B boundary */  
    
    /* 7.將之前修改好的sk_buff->data復(fù)制到新的sk_buff里 */
    memcpy(skb_put(rx_skb, skb->len), skb->data, skb->len); //用skb_put()擴(kuò)大sk_buff的數(shù)據(jù)區(qū)，避免溢出

    /* 8.設(shè)置新sk_buff的其它成員*/
    rx_skb->dev = dev;
    rx_skb->ip_summed = CHECKSUM_UNNECESSARY; /* don't check it */
    
    /* 9.使用eth_type_trans()來(lái)獲取上層協(xié)議 */
    rx_skb->protocol = eth_type_trans(rx_skb, dev);
    
    /* 10.更新接收統(tǒng)計(jì)信息,并向上層傳遞sk_fuffer收包 */
    dev->stats.rx_packets++;
    dev->stats.rx_bytes += skb->len;
    dev->last_rx = jiffies;     //收包時(shí)間戳

    // 提交sk_buff
    netif_rx(rx_skb);
}

static int virt_net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
    static int cnt = 0;
    printk("virt_net_send_packet cnt = %d\n", ++cnt);

    /* 1.停止該網(wǎng)卡的隊(duì)列梅屉，阻止上層向驅(qū)動(dòng)層繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)包 */
    netif_stop_queue(dev); 
    
    /* 2.真實(shí)驅(qū)動(dòng)要把skb的數(shù)據(jù)寫入網(wǎng)卡 值纱，但在此先通過(guò)emulator_rx_packet模擬 */
    emulator_rx_packet(skb, dev);   /* 構(gòu)造一個(gè)假的sk_buff,上報(bào) */

    /* 3.釋放發(fā)送的sk_buff緩存區(qū)*/
    dev_kfree_skb (skb);
    
    /* 4.更新統(tǒng)計(jì)信息 */
    dev->stats.tx_packets++;
    dev->stats.tx_bytes += skb->len;
    dev->trans_start = jiffies; //發(fā)送時(shí)間戳
    
    /* 5.數(shù)據(jù)全部發(fā)送出去后,喚醒網(wǎng)卡的隊(duì)列 （真實(shí)網(wǎng)卡應(yīng)在中斷函數(shù)里喚醒）*/
    netif_wake_queue(dev); 
    
    return 0;
}


static const struct net_device_ops vnetdev_ops = {
    .ndo_start_xmit     = virt_net_send_packet,
};

static int virt_net_init(void)
{
    /* 1. 分配一個(gè)net_device結(jié)構(gòu)體 */
    vnet_dev = alloc_netdev(0, "vnet%d", ether_setup);;  /* alloc_ether_dev */

    /* 2. 設(shè)置 */
    //vnet_dev->hard_start_xmit = virt_net_send_packet;
    vnet_dev->netdev_ops    = &vnetdev_ops;

    /* 設(shè)置MAC地址 */
    vnet_dev->dev_addr[0] = 0x08;
    vnet_dev->dev_addr[1] = 0x89;
    vnet_dev->dev_addr[2] = 0x66;
    vnet_dev->dev_addr[3] = 0x77;
    vnet_dev->dev_addr[4] = 0x88;
    vnet_dev->dev_addr[5] = 0x99;

    /* 設(shè)置下面兩項(xiàng)才能ping通 */
    vnet_dev->flags           |= IFF_NOARP;
    vnet_dev->features        |= NETIF_F_IP_CSUM;

    /* 3. 注冊(cè) */
    //register_netdevice(vnet_dev);     //編譯會(huì)出錯(cuò)！
    register_netdev(vnet_dev);
    
    return 0;
}

static void virt_net_exit(void)
{
    unregister_netdev(vnet_dev);
    free_netdev(vnet_dev);
}

module_init(virt_net_init);
module_exit(virt_net_exit);

MODULE_AUTHOR("liangzc1124@163.com");
MODULE_LICENSE("GPL");

2.2 測(cè)試

• 掛載驅(qū)動(dòng),可以看到net類下就有了這個(gè)網(wǎng)卡設(shè)備坯汤，并嘗試ping自己
• image-20210809233459142

上圖的ping之所以成功虐唠，并是因?yàn)槲覀冊(cè)诎l(fā)包函數(shù)中偽造了一個(gè)來(lái)收包，而是因?yàn)閘inux中惰聂，ping自己的時(shí)候并不調(diào)用（不需要）發(fā)送函數(shù)向網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送sk_buff數(shù)據(jù)包疆偿。

• ping同網(wǎng)段其它地址
• image-20210809233646706

ping其它ip地址之所以成功，是因?yàn)槲覀冊(cè)诎l(fā)包函數(shù)中利用emulator_rx_packet函數(shù)偽造了一個(gè)接收數(shù)據(jù)包庶近，并通過(guò)netif_rx()來(lái)將收包上傳給上層翁脆。

3眷蚓、移植內(nèi)核自帶的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序

在移植之前鼻种，首先我們來(lái)看一下mini2440（對(duì)應(yīng)的機(jī)器ID為：set machid 7CF）中，是如何支持dm9000網(wǎng)卡的沙热。
進(jìn)入到入口函數(shù)叉钥，找到結(jié)構(gòu)體：

static struct platform_driver dm9000_driver = {
    .driver = {
        .name    = "dm9000",
        .owner   = THIS_MODULE,
        .pm  = &dm9000_drv_pm_ops,
    },
    .probe   = dm9000_probe,
    .remove  = __devexit_p(dm9000_drv_remove),
};

一般是通過(guò).name這個(gè)成員進(jìn)行匹配的，搜索字符串“dm9000”篙贸，找到如下結(jié)構(gòu)體（在平臺(tái)文件中：arch\arm\mach-s3c24xx\Mach-mini2440.c）：

static struct platform_device mini2440_device_eth = {
    .name       = "dm9000",
    .id     = -1,
    .num_resources  = ARRAY_SIZE(mini2440_dm9k_resource),
    .resource   = mini2440_dm9k_resource,
    .dev        = {
        .platform_data  = &mini2440_dm9k_pdata,
    },
};

然后搜索結(jié)構(gòu)體mini2440_device_eth投队，找到：

static struct platform_device *mini2440_devices[] __initdata = {
    &s3c_device_ohci,
    &s3c_device_wdt,
    &s3c_device_i2c0,
    &s3c_device_rtc,
    &s3c_device_usbgadget,
    &mini2440_device_eth,  //在這里
    &mini2440_led1,
    &mini2440_led2,
    &mini2440_led3,
    &mini2440_led4,
    &mini2440_button_device,
    &s3c_device_nand,
    &s3c_device_sdi,
    &s3c_device_iis,
    &uda1340_codec,
    &mini2440_audio,
    &samsung_asoc_dma,
};

然后再搜索：mini2440_devices，找到：

platform_add_devices(mini2440_devices, ARRAY_SIZE(mini2440_devices));

這就是把結(jié)構(gòu)體mini2440_devices添加到內(nèi)核爵川，里面的關(guān)于網(wǎng)卡的結(jié)構(gòu)在里面敷鸦，最終匹配驅(qū)動(dòng)程序，就可以使用驅(qū)動(dòng)程序了寝贡。
（這就是所謂的平臺(tái)設(shè)備平臺(tái)驅(qū)動(dòng)的東西了扒披，把可變的東西抽象出來(lái)放到平臺(tái)相關(guān)的文件中定義，而我們的驅(qū)動(dòng)程序圃泡，基本上是不需要改變的碟案，它是穩(wěn)定的內(nèi)容，我們移植的時(shí)候颇蜡，只需要把平臺(tái)層可變的相關(guān)結(jié)構(gòu)體加上价说，需要修改的資源，進(jìn)行修改就可以了）风秤。

而我們用的是smdk2440（對(duì)應(yīng)的機(jī)器ID為：set machid 16a）鳖目，然后我在Mach-smdk2440.c中添加以下函數(shù)：

/* 以下為liangzc1124@163.com 添加
 * The DM9000 has no eeprom, and it's MAC address is set by
 * the bootloader before starting the kernel.
 */


/* DM9000AEP 10/100 ethernet controller */

#define MACH_SMDK2440_DM9K_BASE (S3C2410_CS4 + 0x300)


static struct resource smdk2440_dm9k_resource[] = {
    [0] = {
        .start = MACH_SMDK2440_DM9K_BASE,
        .end   = MACH_SMDK2440_DM9K_BASE + 3,
        .flags = IORESOURCE_MEM
    },
    [1] = {
        .start = MACH_SMDK2440_DM9K_BASE + 4,
        .end   = MACH_SMDK2440_DM9K_BASE + 7,
        .flags = IORESOURCE_MEM
    },
    [2] = {
        .start = IRQ_EINT7,
        .end   = IRQ_EINT7,
        .flags = IORESOURCE_IRQ | IORESOURCE_IRQ_HIGHEDGE,
    }
};


static struct dm9000_plat_data smdk2440_dm9k_pdata = {
    .flags      = (DM9000_PLATF_16BITONLY | DM9000_PLATF_NO_EEPROM),
};

static struct platform_device smdk2440_device_eth = {
    .name       = "dm9000",
    .id     = -1,
    .num_resources  = ARRAY_SIZE(smdk2440_dm9k_resource),
    .resource   = smdk2440_dm9k_resource,
    .dev        = {
        .platform_data  = &smdk2440_dm9k_pdata,
    },
};

/* 以下為liangzc1124@163.com 添加 */

在結(jié)構(gòu)體smdk2440_devices中添加網(wǎng)卡成員：

static struct platform_device *smdk2440_devices[] __initdata = {
    &s3c_device_ohci,
    &s3c_device_lcd,
    &s3c_device_wdt,
    &s3c_device_i2c0,
    &s3c_device_iis,
    &smdk2440_device_eth, /* lyy:添加 */
};

添加頭文件：

#include <linux/dm9000.h>  /* 以下為liangzc1124@163.com 添加*/

然后重新編譯內(nèi)核。成功缤弦。燒寫新內(nèi)核：

S3C2440A # nfs 30000000 192.168.1.101:/home/leon/nfs_root/first_fs/uImage;

S3C2440A # bootm 30000000

然后掛載網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)：
mount -t nfs -o nolock 192.168.1.101:/home/leon/nfs_root/first_fs /mnt

成功掛載網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)疑苔。

4、自己編寫網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序

有時(shí)候，內(nèi)核自帶的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序比較老惦费，而我們的硬件有可能比較新兵迅，那么我們就不能使用內(nèi)核的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序了，就需要去移植最新的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序薪贫，那么這種類型的恍箭，又該如何移植呢？

4.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的模塊加載和卸載函數(shù)

int xxx_init_module(void) 
{ 
    ... 
    /* 分配 net_device 結(jié)構(gòu)體并對(duì)其成員賦值 */ 
    xxx_dev = alloc_netdev(sizeof(struct xxx_priv), "sn%d", xxx_init); 
    if (xxx_dev == NULL) 
    ... /* 分配 net_device 失敗 */ 

    /* 注冊(cè) net_device 結(jié)構(gòu)體 */ 
    if ((result = register_netdev(xxx_dev))) 
    ... 
} 

void xxx_cleanup(void) 
{ 
    ... 
    /* 注銷 net_device 結(jié)構(gòu)體 */ 
    unregister_netdev(xxx_dev); 
    /* 釋放 net_device 結(jié)構(gòu)體 */ 
    free_netdev(xxx_dev); 
} 

4.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的初始化

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的初始化主要需要完成如下幾個(gè)方面的工作：

1. 進(jìn)行硬件上的準(zhǔn)備工作瞧省，檢查網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否存在扯夭，如果存在，則檢測(cè)設(shè)備使用的硬件資源鞍匾；
2. 進(jìn)行軟件接口上的準(zhǔn)備工作交洗，分配 net_device 結(jié)構(gòu)體并對(duì)其數(shù)據(jù)和函數(shù)指針 成員賦值；
3. 獲得設(shè)備的私有信息指針并初始化其各成員的值橡淑。如果私有信息中包括自旋 鎖或信號(hào)量等并發(fā)或同步機(jī)制构拳，則需對(duì)其進(jìn)行初始化。

個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)初始化函數(shù)的模板如下所示：

void xxx_init(struct net_device *dev) 
{ 
    /*設(shè)備的私有信息結(jié)構(gòu)體*/ 
    struct xxx_priv *priv; 
 
    /* 檢查設(shè)備是否存在梁棠、具體硬件配置和設(shè)置設(shè)備所使用的硬件資源 */ 
    xxx_hw_init(); 
 
    /* 初始化以太網(wǎng)設(shè)備的公用成員 */ 
    ether_setup(dev); 
 
    /*設(shè)置設(shè)備的成員函數(shù)指針*/ 
    dev->open = xxx_open; 
    dev->stop = xxx_release; 
    dev->set_config = xxx_config; 
    dev->hard_start_xmit = xxx_tx; 
    dev->do_ioctl = xxx_ioctl; 
    dev->get_stats = xxx_stats; 
    dev->change_mtu = xxx_change_mtu; 
    dev->rebuild_header = xxx_rebuild_header; 
    dev->hard_header = xxx_header; 
    dev->tx_timeout = xxx_tx_timeout; 
    dev->watchdog_timeo = timeout; 
 
    /*如果使用 NAPI置森，設(shè)置 pool 函數(shù)*/ 
    if (use_napi) 
    { 
        dev->poll = xxx_poll; 
    } 

    /* 取得私有信息，并初始化它*/ 
    priv = netdev_priv(dev);
    ... /* 初始化設(shè)備私有數(shù)據(jù)區(qū) */ 
} 

4.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的打開與釋放

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的打開函數(shù)需要完成如下工作符糊。

１.　 使能設(shè)備使用的硬件資源凫海，申請(qǐng) I/O 區(qū)域、中斷和 DMA 通道等男娄。

２.　 調(diào)用 Linux 內(nèi)核提供的 netif_start_queue()函數(shù)行贪，激活設(shè)備發(fā)送隊(duì)列侦高。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的關(guān)閉函數(shù)需要完成如下工作句喜。

３.　 調(diào)用 Linux 內(nèi)核提供的 netif_stop_queue()函數(shù)，停止設(shè)備傳輸包主守。

４.　釋放設(shè)備所使用的 I/O 區(qū)域围橡、中斷和 DMA 資源暖混。

Linux 內(nèi)核提供的 netif_start_queue()和 netif_stop_queue()兩個(gè)函數(shù)的原型為：

void netif_start_queue(struct net_device *dev);  

void netif_stop_queue (struct net_device *dev);

根據(jù)以上分析，可得出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備打開和釋放函數(shù)的模板:

int xxx_open(struct net_device *dev) 
{ 
    /* 申請(qǐng)端口翁授、IRQ 等拣播，類似于 fops->open */ 
    ret = request_irq(dev->irq, &xxx_interrupt, 0, dev->name, dev); 
    ... 
    netif_start_queue(dev); 
    ... 
} 
 
int xxx_release(struct net_device *dev) 
{ 
    /* 釋放端口、IRQ 等收擦，類似于 fops->close */ 
    free_irq(dev->irq, dev); 
    ... 
    netif_stop_queue(dev); /* can't transmit any more */ 
    ... 
} 

4.3 數(shù)據(jù)發(fā)送流程

（1）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序從上層協(xié)議傳遞過(guò)來(lái)的 sk_buff 參數(shù)獲得數(shù)據(jù)包的有效數(shù) 據(jù)和長(zhǎng)度贮配，將有效數(shù)據(jù)放入臨時(shí)緩沖區(qū)。

（2）對(duì)于以太網(wǎng)塞赂，如果有效數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度小于以太網(wǎng)沖突檢測(cè)所要求數(shù)據(jù)幀的最小 長(zhǎng)度 ETH_ZLEN泪勒，則給臨時(shí)緩沖區(qū)的末尾填充 0。

（3）設(shè)置硬件的寄存器，驅(qū)使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送操作圆存。

int xxx_tx(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev) 
{ 
    int len; 
    char *data, shortpkt[ETH_ZLEN]; 
    /* 獲得有效數(shù)據(jù)指針和長(zhǎng)度 */ 
    data = skb->data; 
    len = skb->len; 
    if (len < ETH_ZLEN) 
    { 
        /* 如果幀長(zhǎng)小于以太網(wǎng)幀最小長(zhǎng)度叼旋，補(bǔ) 0 */ 
    memset(shortpkt, 0, ETH_ZLEN); 
    memcpy(shortpkt, skb->data, skb->len); 
    len = ETH_ZLEN; 
    data = shortpkt; 
    } 
 
    dev->trans_start = jiffies; /* 記錄發(fā)送時(shí)間戳 */ 
 
    /* 設(shè)置硬件寄存器讓硬件把數(shù)據(jù)包發(fā)送出去 */ 
    xxx_hw_tx(data, len, dev); 
    ... 
} 

當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸超時(shí)時(shí)，意味著當(dāng)前的發(fā)送操作失敗沦辙，此時(shí)夫植，數(shù)據(jù)包發(fā)送超時(shí)處理函 數(shù) xxx_tx_ timeout()將被調(diào)用。這個(gè)函數(shù)需要調(diào)用 Linux 內(nèi)核提供的 netif_wake_queue()函數(shù)重新啟動(dòng)設(shè)備發(fā)送隊(duì)列：

void xxx_tx_timeout(struct net_device *dev) 
{ 
    ... 
    netif_wake_queue(dev); /* 重新啟動(dòng)設(shè)備發(fā)送隊(duì)列 */ 
}

4.3 數(shù)據(jù)接收流程

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收數(shù)據(jù)的主要方法是由中斷引發(fā)設(shè)備的中斷處理函數(shù)油讯，中斷處理函數(shù) 判斷中斷類型详民，如果為接收中斷，則讀取接收到的數(shù)據(jù)陌兑，分配 sk_buffer 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù) 據(jù)緩沖區(qū)沈跨，將接收到的數(shù)據(jù)復(fù)制到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，并調(diào)用 netif_rx()函數(shù)將 sk_buffer 傳 遞給上層協(xié)議兔综。完成這一過(guò)程的函數(shù)模板：

static void xxx_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs) 
{ 
    ... 
    switch (status &ISQ_EVENT_MASK) 
    { 
        case ISQ_RECEIVER_EVENT: /* 獲取數(shù)據(jù)包 */
            xxx_rx(dev); 
            break; 
            /* 其他類型的中斷 */ 
    } 
} 

static void xxx_rx(struct xxx_device *dev) 
{ 
    ... 
    length = get_rev_len (...); 
    /* 分配新的套接字緩沖區(qū) */ 
    skb = dev_alloc_skb(length + 2); 
    skb_reserve(skb, 2); /* 對(duì)齊 */ 
    skb->dev = dev; 

    /* 讀取硬件上接收到的數(shù)據(jù) */ 
    insw(ioaddr + RX_FRAME_PORT, skb_put(skb, length), length >> 1); 
    if (length &1) 
        skb->data[length - 1] = inw(ioaddr + RX_FRAME_PORT); 
 
    /* 獲取上層協(xié)議類型 */ 
    skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev); 
 
    /* 把數(shù)據(jù)包交給上層 */ 
    netif_rx(skb); 
 
    /* 記錄接收時(shí)間戳 */ 
    dev->last_rx = jiffies; 
    ... 
} 

如果是 NAPI 兼容的設(shè)備驅(qū)動(dòng)饿凛，則可以通過(guò) poll 方式接收數(shù)據(jù)包。這種情況下邻奠， 我們需要為該設(shè)備驅(qū)動(dòng)提供 xxx_poll()函數(shù):

static int xxx_poll(struct net_device *dev, int *budget) 
{ 
    //dev->quota 是當(dāng)前 CPU 能夠從所有接口中接收數(shù)據(jù)包的最大數(shù)目笤喳，budget 是在初始化階段分配給接口的 weight 值
    int npackets = 0, quota = min(dev->quota, *budget); 
    struct sk_buff *skb; 
    struct xxx_priv *priv = netdev_priv(dev); 
    struct xxx_packet *pkt; 

    while (npackets < quota && priv->rx_queue) 
    { 
        /*從隊(duì)列中取出數(shù)據(jù)包*/ 
        pkt = xxx_dequeue_buf(dev); 
 
        /*接下來(lái)的處理为居，和中斷觸發(fā)的數(shù)據(jù)包接收一致*/ 
        skb = dev_alloc_skb(pkt->datalen + 2); 
        if (!skb) 
        { 
            ... 
            continue; 
        } 
        skb_reserve(skb, 2); 
        memcpy(skb_put(skb, pkt->datalen), pkt->data, pkt->datalen); 
        skb->dev = dev; 
        skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev); 
        /*調(diào)用 netif_receive_skb 而不是 net_rx 將數(shù)據(jù)包交給上層協(xié)議
          這里體現(xiàn)出了中斷處理機(jī)制和輪詢機(jī)制之間的差別碌宴。
         */ 
        netif_receive_skb(skb); 

        /*更改統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) */ 
        priv->stats.rx_packets++; 
        priv->stats.rx_bytes += pkt->datalen; 
        xxx_release_buffer(pkt); 
    } 
    /* 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)包都被讀取完了*/ 
    *budget -= npackets; 
    dev->quota -= npackets; 

    if (!priv->rx_queue) 
    { 
        netif_rx_complete(dev); //把當(dāng)前指定的設(shè)備從 poll 隊(duì)列中清除
        xxx_enable_rx_int (…); /* 再次使能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接收中斷 */ 
        return 0; 
    } 

    return 1; 
} 

雖然 NAPI 兼容的設(shè)備驅(qū)動(dòng)以 poll 方式接收數(shù)據(jù)包，但是仍然需要首次數(shù)據(jù)包接 收中斷來(lái)觸發(fā) poll 過(guò)程蒙畴。與數(shù)據(jù)包的中斷接收方式不同的是贰镣，以輪詢方式接收數(shù)據(jù)包 時(shí)，當(dāng)?shù)谝淮沃袛喟l(fā)生后膳凝，中斷處理程序要禁止設(shè)備的數(shù)據(jù)包接收中斷碑隆。poll 中斷處理函數(shù)如下：

static void xxx_poll_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs) 
{ 
    switch (status &ISQ_EVENT_MASK) 
    { 
    case ISQ_RECEIVER_EVENT:
        .../* 獲取數(shù)據(jù)包 */ 
        xxx_disable_rx_int(...); /* 禁止接收中斷 */ 
        netif_rx_schedule(dev); 
        break;
    .../* 其他類型的中斷 */ 
    } 
} 

上述代碼的 netif_rx_schedule()函數(shù)被輪詢方式驅(qū)動(dòng)的中斷程序調(diào)用，將設(shè) 備的 poll 方法添加到網(wǎng)絡(luò)層的 poll 處理隊(duì)列中蹬音，排隊(duì)并且準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)包上煤，最終觸發(fā) 一個(gè) NET_RX_SOFTIRQ 軟中斷，通知網(wǎng)絡(luò)層接收數(shù)據(jù)包著淆。下圖為 NAPI 驅(qū)動(dòng) 程序各部分的調(diào)用關(guān)系：

image-20220113131412114

4.4 網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中往往設(shè)置一個(gè)定時(shí)器來(lái)對(duì)鏈路狀態(tài)進(jìn)行周期性地檢查劫狠。當(dāng)定 時(shí)器到期之后，在定時(shí)器處理函數(shù)中讀取物理設(shè)備的相關(guān)寄存器獲得載波狀態(tài)永部，從而 更新設(shè)備的連接狀態(tài)独泞。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)可以通過(guò) netif_carrier_on()和netif_carrier_off()函數(shù)改變或通知內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連接狀態(tài)。此外苔埋，函數(shù) netif_carrier_ok() 可用于向調(diào)用者返回鏈路上的載波信號(hào)是否存在懦砂。

void netif_carrier_on(struct net_device *dev); 
void netif_carrier_off(struct net_device *dev); 
int netif_carrier_ok(struct net_device *dev); 

以下代碼顯示了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)用定時(shí)器周期檢查鏈路狀態(tài)：

static void xxx_timer(unsigned long data) 
{ 
    struct net_device *dev = (struct net_device*)data; 
    u16 link; 
    ...
    if (!(dev->flags &IFF_UP)) 
    { 
        goto set_timer; 
    }
    /* 獲得物理上的連接狀態(tài) */ 
    if (link = xxx_chk_link(dev)) //讀取網(wǎng)絡(luò)適配器硬件的相關(guān)寄存器以獲得鏈路連接狀態(tài)
    { 
        if (!(dev->flags &IFF_RUNNING)) 
        { 
            netif_carrier_on(dev); 
            dev->flags |= IFF_RUNNING; 
            printk(KERN_DEBUG "%s: link up\n", dev->name); 
        } 
    } 
    else    
    { 
        if (dev->flags &IFF_RUNNING) 
        { 
            netif_carrier_off(dev); 
            dev->flags &= ~IFF_RUNNING; 
            printk(KERN_DEBUG "%s: link down\n", dev->name); 
        } 
    } 
 
    set_timer: 
    priv->timer.expires = jiffies + 1 * HZ; 
    priv->timer.data = (unsigned long)dev; 
    priv->timer.function = &xxx_timer; /* timer handler */ 
    add_timer(&priv->timer); 
} 

從上述源代碼還可以看出，定時(shí)器處理函數(shù)會(huì)不停地利用第 31～35 行代 碼啟動(dòng)新的定時(shí)器以實(shí)現(xiàn)周期檢測(cè)的目的。那么最初啟動(dòng)定時(shí)器的地方在哪里呢荞膘？很 顯然罚随，它最適合在設(shè)備的打開函數(shù)中完成：

 static int xxx_open(struct net_device *dev) 
{ 
    struct xxx_priv *priv = (struct xxx_priv*)dev->priv; 
 
    ... 
    priv->timer.expires = jiffies + 3 * HZ; 
    priv->timer.data = (unsigned long)dev; 
    priv->timer.function = &xxx_timer; /* timer handler */ 
    add_timer(&priv->timer); 
    ...
}

5. CS8900 網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)實(shí)例分析

當(dāng) CS8900 處于 I/O 模式下時(shí)（這里所說(shuō)的 CS8900 處于 I/O 模式并非意味著它一定位于 CPU 的 I/O 空間，實(shí) 際上羽资，CS8900 I/O 模式下的寄存器仍然映射 ARM 處理器的內(nèi)存空間毫炉。因此， 我們直接通過(guò)讀/寫寄存器地址ioremap()之后的虛擬地址即可）削罩，可以通過(guò)以 下幾個(gè) PacketPage 空間內(nèi)的寄存器來(lái)控制 CS8900 的行為（括號(hào)內(nèi)給出的是寄存器地 址相對(duì)于 PacketPage 基地址的偏移）:

在 I/O 模式下，CS8900 發(fā)送數(shù)據(jù)包的步驟如下：

（1）向控制寄存器 TXCMD 寄存器寫入發(fā)送命令write_reg(TXCMD, send_cmd);宝与。

（2）將發(fā)送數(shù)據(jù)長(zhǎng)度寫入 TXLENG 寄存器write_reg(TXLENG, send_len)焚廊。

（3）讀取 PacketPage 空間內(nèi)的 BUSST 寄存器，確定其第 8 位被設(shè)置為 Rdy4TxNOW习劫，即設(shè)備處于準(zhǔn)備發(fā)送狀態(tài)reg(BusST)&0x100咆瘟。

（4）將要發(fā)送的數(shù)據(jù)循環(huán)寫入 PORT0 寄存器write_reg(PORT0, data)。

（5）將數(shù)據(jù)組織為以太網(wǎng)幀并添加填充位和 CRC 校驗(yàn)信息诽里，然后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為比特流傳送到網(wǎng)絡(luò)媒介袒餐。

在 I/O 模式下，CS8900 接收數(shù)據(jù)包的方法如下：

（1）接收到網(wǎng)絡(luò)適配器產(chǎn)生的中斷谤狡，查詢相對(duì)于 I/O 基地址偏移 0008H 中斷狀態(tài) 隊(duì)列端口灸眼，判斷中斷類型為接收中斷。

（2）讀 PORT0 寄存器依次獲得接收狀態(tài) rxStatus豌汇、接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 rxLength幢炸。

（3）循環(huán)繼續(xù)對(duì) PORT0 寄存器讀取 rxLength 次，獲得整個(gè)數(shù)據(jù)包拒贱。

（4）驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)包處理并傳遞給上層宛徊。

對(duì)于一種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)而言佛嬉，工程師主要需完成設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能層的設(shè)計(jì)。在 16.2～ 16.8節(jié)已經(jīng)給出了設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能層主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)的設(shè)計(jì)模板闸天，因此暖呕，在編寫CS8900 的這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)時(shí)，實(shí)際要完成的工作就是用具體的針對(duì) CS8900 的操作來(lái)填充模 板苞氮，具體包括以下工作：

1. 填充 CS8900 的私有信息結(jié)構(gòu)體湾揽，把 CS8900 特定的數(shù)據(jù)放入這個(gè)私有結(jié)構(gòu)體中。在 CS8900 驅(qū)動(dòng)程序中笼吟，這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為 struct net_local库物。

   在 CS8900 的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中，核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) net_device 以全局變量的方式定義贷帮， 其數(shù)個(gè)成員的初始值都被置為空戚揭，私有信息結(jié)構(gòu)體為 net_local：

   static struct net_device dev_cs89x0 = 
   { 
    "", 
        0, 0, 0, 0, 
        0, 0, 
        0, 0, 0, NULL, NULL 
   };
   
   struct net_local 
   { 
    struct net_device_stats stats; /* 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備狀態(tài)結(jié)構(gòu)體 */ 
    int chip_type; /* 區(qū)分芯片類型：CS89x0 */ 
    char chip_revision; /* 芯片版本字母，如"A" */ 
    int send_cmd; /* 發(fā)送命令: TX_NOW, TX_AFTER_381 或 TX_AFTER_ALL */ 
    ... 
       spinlock_t lock; /* 并發(fā)控制自旋鎖 */ 
   }; 
   

   當(dāng)芯片的版本字母不同時(shí)撵枢，net_local 結(jié)構(gòu)體中記錄的 send_cmd 命令將不同民晒。例如， 同樣是 CS8900 網(wǎng)卡锄禽，若芯片版本字母為大于等于“F”潜必，則發(fā)送命令為 TX_NOW，而 對(duì)于 CS8900A沃但，發(fā)送命令為 TX_AFTER_ALL磁滚。

2. 填充設(shè)備初始化模板，初始化 net_device 結(jié)構(gòu)體绽慈，將其注冊(cè)入內(nèi)核恨旱。net_device 的注冊(cè)與注銷在模塊加載與注銷函數(shù)中完成辈毯。在 CS8900 驅(qū)動(dòng)程序中坝疼，與此相關(guān)的函數(shù)有：

   struct net_device * _ _init cs89x0_probe(int unit);
   
   int cs89x0_probe1(struct net_device *dev, int ioaddr, int modular); 
   
   int init_module(void);  
   
   void cleanup_module(void); 
   

   設(shè)備的初始化由 net_device 結(jié)構(gòu)體中的 init()函數(shù)完成，這個(gè)函數(shù)將在 net_device 被注冊(cè)時(shí)自動(dòng)被調(diào)用谆沃。init()函數(shù)在 CS8900 網(wǎng)卡的驅(qū)動(dòng)程序中對(duì)應(yīng) 于 cs89x0_probe()函數(shù)：

   int __init cs89x0_probe(struct net_device *dev) 
   { 
    int i; 
    
    SET_MODULE_OWNER(dev); 
    DPRINTK(1, "cs89x0:cs89x0_probe(0x%x)\n", base_addr); 
   
    BWSCON = (BWSCON & ~(BWSCON_ST3 | BWSCON_WS3 | BWSCON_DW3)) | 
                (BWSCON_ST3 | BWSCON_WS3 | BWSCON_DW(3, BWSCON_DW_16)); 
    BANKCON3= BANKCON_Tacs0 | BANKCON_Tcos4 | BANKCON_Tacc14 | 
                BANKCON_Toch1 | BANKCON_Tcah4 | BANKCON_Tacp6 | BANKCON_PMC1; 
    
    set_external_irq(IRQ_CS8900, EXT_RISING_EDGE, GPIO_PULLUP_DIS); 
   
        for (i = 0; netcard_portlist[i]; i++) 
       { 
            if (cs89x0_probe1(dev, netcard_portlist[i]) == 0) //驗(yàn)證網(wǎng)卡的存在钝凶，并獲取 CS8900所使用的硬件資源
            return 0; 
    } 
    printk(KERN_WARNING "cs89x0: no cs8900 or cs8920 detected." 
          "Be sure to disable PnP with SETUP\n"); 
    return -ENODEV; 
   }
   
   
   static unsigned int netcard_portlist[] __initdata = 
   { 
       vCS8900_BASE + 0x300,    //假設(shè)硬件平臺(tái)中網(wǎng)卡的基地址為 vCS8900_BASE + 0x300
       0
   }; 
   
   /*
    *上述 cs89x0_probe1()函數(shù)的流程如下。
    *（1）第 8～20 行分配設(shè)備的私有信息結(jié)構(gòu)體內(nèi)存并初始化唁影，若分配失敗耕陷，則直接跳入第 78 行的代碼返回。
    *（2）第 24～26 行從寄存器中讀取芯片的具體類型据沈。
    *（3）第 27～32 行判斷芯片類型哟沫，若不是 CS8900 則直接跳入第 77 行的代碼，釋放私有信息結(jié)構(gòu)體并返回锌介。
    *（4）當(dāng)芯片類型為 CS8900 時(shí)嗜诀，第 34～69 行完成 net_device 設(shè)備結(jié)構(gòu)體的初始化猾警，賦值其屬性和函數(shù)指針。
    */
   
   static int __init cs89x0_probe1(struct net_device *dev, int ioaddr)
   { 
    struct net_local *lp; 
    unsigned rev_type = 0; 
    int ret; 
    
        /* 初始化設(shè)備結(jié)構(gòu)體私有信息 */ 
        if (dev->priv == NULL) 
    { 
            dev->priv = kmalloc(sizeof(struct net_local), GFP_KERNEL); 
        if (dev->priv == 0) 
        { 
            ret = - ENOMEM; 
            goto before_kmalloc; 
        } 
    lp = (struct net_local*)dev->priv; 
    memset(lp, 0, sizeof(*lp)); 
    spin_lock_init(&lp->lock); 
    } 
    lp = (struct net_local*)dev->priv; 
   
    dev->base_addr = ioaddr; 
    /* 讀取芯片類型 */ 
    rev_type = readreg(dev, PRODUCT_ID_ADD); 
    lp->chip_type = rev_type &~REVISON_BITS;
        lp->chip_revision = ((rev_type &REVISON_BITS) >> 8) + 'A';30 
    if (lp->chip_type != CS8900) 
    { 
        printk(_ _FILE_ _ ": wrong device driver!\n"); 
        ret = - ENODEV; 
        goto after_kmalloc;
    } 
    /* 根據(jù)芯片類型和版本確定正確的發(fā)送命令 */ 
    lp->send_cmd = TX_AFTER_ALL; 
    if (lp->chip_type == CS8900 && lp->chip_revision >= 'F') 
        lp->send_cmd = TX_NOW; 
   
    reset_chip(dev); 
   
    lp->adapter_cnf = A_CNF_10B_T | A_CNF_MEDIA_10B_T; 
    lp->auto_neg_cnf = EE_AUTO_NEG_ENABLE;
    printk(KERN_INFO "cs89x0 media %s%s", (lp->adapter_cnf &A_CNF_10B_T) ? "RJ-45": "", (lp->adapter_cnf &A_CNF_AUI) ? "AUI" : ""); 
   
        /* 設(shè)置 CS8900 的 MAC 地址 */ 
    dev->dev_addr[0] = 0x00; 
    dev->dev_addr[1] = 0x00; 
    dev->dev_addr[2] = 0xc0; 
    dev->dev_addr[3] = 0xff; 
    dev->dev_addr[4] = 0xee; 
    dev->dev_addr[5] = 0x08; 
        set_mac_address(dev, dev->dev_addr); 
    
    /* 設(shè)置設(shè)備中斷號(hào) */ 
    dev->irq = IRQ_LAN; 
    printk(", IRQ %d", dev->irq); 
    
    /* 填充設(shè)備結(jié)構(gòu)體的成員函數(shù)指針 */ 
    dev->open = net_open; 
    dev->stop = net_close; 
    dev->tx_timeout = net_timeout; 
    dev->watchdog_timeo = 3 * HZ; 
    dev->hard_start_xmit = net_send_packet; 
    dev->get_stats = net_get_stats; 
    dev->set_multicast_list = set_multicast_list; 
    dev->set_mac_address = set_mac_address; 
    
    /* 填充以太網(wǎng)公用數(shù)據(jù)和函數(shù)指針 */ 
    ether_setup(dev); 
   
    printk("\n"); 
    DPRINTK(1, "cs89x0_probe1() successful\n"); 
    return 0;
        after_kmalloc: kfree(dev->priv); 
    before_kmalloc: return ret; 
   } 
   
   
   static int __init init_cs8900a_s3c2410(void) 
   { 
    struct net_local *lp; 
    int ret = 0; 
    
    dev_cs89x0.irq = irq; 
    dev_cs89x0.base_addr = io; 
    dev_cs89x0.init = cs89x0_probe; //在使用 register_netdev()函數(shù)注net_device 設(shè)備結(jié)構(gòu)體時(shí)隆敢，cs89x0_probe()函數(shù)會(huì)被自動(dòng)調(diào)用以完成 net_device 結(jié)構(gòu)體的初始化发皿。
    dev_cs89x0.priv = kmalloc(sizeof(struct net_local), GFP_KERNEL); 
    if (dev_cs89x0.priv == 0) 
    { 
        printk(KERN_ERR "cs89x0.c: Out of memory.\n"); 
        return - ENOMEM; 
    } 
    memset(dev_cs89x0.priv, 0, sizeof(struct net_local)); 
    lp = (struct net_local*)dev_cs89x0.priv; 
       
        //為 CS8900 網(wǎng)卡申請(qǐng)了 NETCARD_IO_EXTENT大小的I/O 地址區(qū)域
    request_region(dev_cs89x0.base_addr, NETCARD_IO_EXTENT, "cs8900a");
       spin_lock_init(&lp->lock); 
    
    /* 設(shè)置物理接口的正確類型*/ 
    if (!strcmp(media, "rj45")) 
    lp->adapter_cnf = A_CNF_MEDIA_10B_T | A_CNF_10B_T; 
    else if (!strcmp(media, "aui")) 
        lp->adapter_cnf = A_CNF_MEDIA_AUI | A_CNF_AUI; 
    else if (!strcmp(media, "bnc")) 
        lp->adapter_cnf = A_CNF_MEDIA_10B_2 | A_CNF_10B_2; 
    else 
        lp->adapter_cnf = A_CNF_MEDIA_10B_T | A_CNF_10B_T; 
    
    if (duplex == - 1) 
        lp->auto_neg_cnf = AUTO_NEG_ENABLE; 
    
    if (io == 0) 
    { 
        printk(KERN_ERR "cs89x0.c: Module autoprobing not allowed.\n"); 
        printk(KERN_ERR "cs89x0.c: Append io=0xNNN\n"); 
        ret = - EPERM; 
        goto out; 
    } 
        //net_device 設(shè)備結(jié)構(gòu)體的注冊(cè)
    if (register_netdev(&dev_cs89x0) != 0) 
    { 
        printk(KERN_ERR "cs89x0.c: No card found at 0x%x\n", io); 
        ret = - ENXIO; 
        goto out; 
    } 
   out: if (ret) 
        kfree(dev_cs89x0.priv); 
    return ret; 
   } 
   
   
   static void _ _exit cleanup_cs8900a_s3c2410(void) 
   { 
    if (dev_cs89x0.priv != NULL) 
    { 
        /* 釋放私有信息結(jié)構(gòu)體 */ 
        unregister_netdev(&dev_cs89x0); 
        outw(PP_ChipID, dev_cs89x0.base_addr + ADD_PORT); 
        kfree(dev_cs89x0.priv); 
        dev_cs89x0.priv = NULL; 
        /* 釋放 CS8900 申請(qǐng)的 I/O 地址區(qū)域 */ 
           release_region(dev_cs89x0.base_addr, NETCARD_IO_EXTENT); 
    } 
   } 
   

   上述函數(shù)第 8～11 行設(shè)置 S3C2410A ARM 處理器的片選，第 13行設(shè)置 ARM 與 CS8900 網(wǎng)卡對(duì)應(yīng)的中斷拂蝎，第 15～18 行循環(huán)檢索 netcard_portlist[ ]數(shù)組中定義的基地址處 是否存在 CS8900 網(wǎng)卡

3. 填充設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包函數(shù)模板穴墅，把真實(shí)的數(shù)據(jù)包發(fā)送硬件操作填充入 xxx_tx() 函數(shù)，并填充發(fā)送超時(shí)函數(shù) xxx_tx_timeout()温自。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)包超時(shí)時(shí)玄货，CS8900 驅(qū)動(dòng)程序的數(shù)據(jù)包發(fā)送超時(shí)函數(shù)將被調(diào)用，它重 新啟動(dòng)設(shè)備發(fā)送隊(duì)列悼泌。在初始化函數(shù)中誉结，CS8900 的數(shù)據(jù)包發(fā)送函數(shù)指針 hard_ start_xmit被賦值為 CS8900 驅(qū)動(dòng)程序中的 net_send_packet()，這個(gè)函數(shù)完成硬件發(fā)送序列券躁。具體代碼如下：

   static int net_send_packet(struct sk_buff *skb, struct net_device  *dev)
   {
       struct net_local *lp = (struct net_local*)dev->priv; 
    
       writereg(dev, PP_BusCTL, 0x0); 
       writereg(dev, PP_BusCTL, readreg(dev, PP_BusCTL) | ENABLE_IRQ); 
    
       spin_lock_irq(&lp->lock);/* 使用自旋鎖阻止多個(gè)數(shù)據(jù)包被同時(shí)寫入硬件*/ 
       netif_stop_queue(dev); 
    
       /* 初始化硬件發(fā)送序列 */ 
       writeword(dev, TX_CMD_PORT, lp->send_cmd); 
       writeword(dev, TX_LEN_PORT, skb->len); 
    
       /* 檢測(cè)硬件是否處于發(fā)送 READY 狀態(tài) */ 
       if ((readreg(dev, PP_BusST) &READY_FOR_TX_NOW) == 0) 
       { 
           spin_unlock_irq(&lp->lock); 
           DPRINTK(1, "cs89x0: Tx buffer not free!\n"); 
           return 1; 
       } 
    
       writeblock(dev, skb->data, skb->len);   /* 將數(shù)據(jù)寫入硬件 */ 
    
       spin_unlock_irq(&lp->lock);     /* 解鎖自旋鎖 */ 
       dev->trans_start = jiffies;     /* 記錄發(fā)送開始的時(shí)間戳 */ 
       dev_kfree_skb(skb);             /* 釋放 sk_buff 和數(shù)據(jù)緩沖區(qū) */ 
    
       return 0; 
   }
   
   static void net_timeout(struct net_device *dev)
   { 
       DPRINTK(1, "%s: transmit timed out, %s?\n", dev->name,
           tx_done(dev) ? "IRQ conflict ?" : "network cable problem"); 
    
       net_close(dev); //停止網(wǎng)卡
       writereg(dev, PP_SelfCTL, readreg(dev, PP_SelfCTL) | POWER_ON_RESET); //網(wǎng)卡硬復(fù)位
       net_open(dev); //再次啟動(dòng)網(wǎng)卡
   } 
   

4. 填充設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的中斷處理程序 xxx_interrupt()和具體的數(shù)據(jù)包接收函數(shù) xxx_rx()惩坑，填入真實(shí)的硬件操作。在 CS8900 驅(qū)動(dòng)程序中也拜，與此相關(guān)的函數(shù)有：

   irqreturn_t net_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
   { 
    struct net_device *dev = dev_id; 
    struct net_local *lp; 
    int ioaddr, status; 
    
    ioaddr = dev->base_addr; 
    lp = (struct net_local*)dev->priv; 
    
    /* 讀取中斷事件類型 */ 
    while ((status = readword(dev, ISQ_PORT))) 
    { 
        DPRINTK(4, "%s: event=%04x\n", dev->name, status); 
        switch (status &ISQ_EVENT_MASK) 
        { 
            case ISQ_RECEIVER_EVENT: 
                /* 獲得數(shù)據(jù)包 */ 
                net_rx(dev); 
                break; 
            ... /* 其他類型中斷 */ 
        } 
    } 
   } 
   
   
   static void net_rx(struct net_device *dev)
   {
       struct net_local *lp = (struct net_local*)dev->priv; 
    struct sk_buff *skb; 
    int status, length; 
    
    int ioaddr = dev->base_addr; 
    
    status = inw(ioaddr + RX_FRAME_PORT); 
    if ((status &RX_OK) == 0) 
    { 
        count_rx_errors(status, lp); 
        return ; 
    } 
    
    length = inw(ioaddr + RX_FRAME_PORT);/* 讀取接收數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度 */ 
    
    /* 分配新的套接字緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖區(qū) */ 
    skb = dev_alloc_skb(length + 2); 
    if (skb == NULL) 
    { 
        lp->stats.rx_dropped++; /* 分配失敗以舒，統(tǒng)計(jì)被丟棄的包數(shù) */ 
        return ; 
    } 
    skb_reserve(skb, 2); 
    skb->len = length; 
    skb->dev = dev;
    readblock(dev, skb->data, skb->len); /* 從硬件中讀取數(shù)據(jù)包放入數(shù)據(jù)緩沖區(qū) */
       skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);/* 解析收到數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議類型 */ 
    
    netif_rx(skb); /* 傳遞給上層協(xié)議 */ 
    
    dev->last_rx = jiffies; /* 記錄最后收到數(shù)據(jù)包的時(shí)間戳 */ 
    /* 統(tǒng)計(jì)接收數(shù)據(jù)包數(shù)和接收字節(jié)數(shù) */ 
    lp->stats.rx_packets++; 
    lp->stats.rx_bytes += length; 
   } 
   

5. 填充設(shè)備打開 xxx_open()與釋放 xxx_release()函數(shù)代碼。在 CS8900 驅(qū)動(dòng)程序 中慢哈，與此相關(guān)的函數(shù)有：

   int net_open(struct net_device *dev);  
   
   int net_close(struct net_device *dev);
   

6. 填充設(shè)備配置與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的具體代碼蔓钟，填充返回設(shè)備沖突的 xxx_stats()函數(shù)。

6. 網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)移植一般步驟

拿到一塊新的網(wǎng)卡卵贱，一般廠家會(huì)有自帶的驅(qū)動(dòng)程序給你滥沫，你所要做的就是以下幾個(gè)事情：

1. 根據(jù)網(wǎng)卡與開發(fā)板的連接方式確定網(wǎng)卡的內(nèi)存映射地址iobase，也即確定網(wǎng)卡的片選信號(hào)所連接的CPU內(nèi)存的哪一個(gè)bank（nGCS键俱？）兰绣，然后根據(jù)網(wǎng)卡內(nèi)存的大小，在網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)的初始化函數(shù)中調(diào)用ioremap()進(jìn)行地址重映射编振；
2. 根據(jù)網(wǎng)卡與開發(fā)板的硬件連接圖確定中斷號(hào)缀辩，并在初始化函數(shù)中利于request_irq()函數(shù)，向內(nèi)核申請(qǐng)中斷（確定中斷觸發(fā)方式踪央、中斷處理函數(shù)等）臀玄；
3. 根據(jù)網(wǎng)卡datasheet查看網(wǎng)卡的讀寫時(shí)序和位寬參數(shù)，設(shè)置開發(fā)板相應(yīng)的內(nèi)存控制寄存器BWSCON和BANKCON*畅蹂。
4. 將它拷貝到內(nèi)核源代碼的相關(guān)目錄并修改該目錄下的Makefile文件以添加修改后的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)目標(biāo)文件健无。假設(shè)我們已經(jīng)改好的網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序?yàn)椋篸m9dev9000c.c，編譯也沒有錯(cuò)誤液斜。

cp dm9dev9000c.c /home/leon/linux-3.4.2/drivers/net/ethernet/davicom/

修改該目錄Makefile文件：

#
# Makefile for the Davicom device drivers.
#

#obj-$(CONFIG_DM9000) += dm9000.o
obj-$(CONFIG_DM9000) += dm9dev9000c.o

5. 重新編譯內(nèi)核累贤，燒寫新的uImage文件到開發(fā)板中募胃，看看是否可以掛載網(wǎng)絡(luò)根文件系統(tǒng)或者可以設(shè)置IP地址及ping通網(wǎng)絡(luò)。如果可以成功掛載網(wǎng)絡(luò)根文件系統(tǒng)畦浓，所以網(wǎng)卡移植是成功的痹束。

   nfs 30000000 192.168.1.101:/work/nfs_root/uImage_net_new; 
   
   bootm 30000000
       
   mount -t nfs -o nolock,vers=2 192.168.1.101:/work/nfs_root/fs_mini_mdev_new /mnt
   

• 我們也可以設(shè)置開機(jī)直接掛載網(wǎng)絡(luò)根文件系統(tǒng)，這樣就可以直接開機(jī)啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)根文件系統(tǒng)了讶请。

  • uboot中設(shè)置：

    set bootargs console=ttySAC0,115200 root=/dev/nfs nfsroot=192.168.1.101:/home/leon/nfs_root/first_fs ip=192.168.1.50:192.168.1.101:192.168.1.1:255.255.255.0::eth0:off
        
    save
    
    tftp 30000000 uImage
    
    bootm 30000000
    

ip=192.168.1.50：為單板ip祷嘶，

192.168.1.101：為服務(wù)器ip，

192.168.1.1為網(wǎng)關(guān)夺溢，

255.255.255.0為子網(wǎng)掩碼