linux 网络设备驱动

Posted 2020-10-13 专注it

linux 网络驱动

谨以此文纪念过往的岁月

一.前言
在linux中网络驱动也是一个大头，如何去理解网络驱动是作为一个linux驱动工程师必备的技能。不过同样的设备，在不同人的手中会有不同的效果，其原因就在于驱动的好与否。

二.设备注册
学习网络的驱动与学习普通cdev驱动一样，都是学习其模板，然后再创造学习。在学习网络驱动过程中，我们忽略其对硬件的具体操作，这样会更具有通用性。以dm9000A为例。网络驱动亦如usb驱动一样，其内核将许多工作都完成了。DM9000A认采用了platform bus的办法来实现设备与驱动的匹配。在前文中也说，其设备所属的设备类型与设备的类型并没有关系，就如usb总线一下，其usb键盘属于cdev，而usb storage则属于block设备，但是他们都是usb总线设备。网络设备也是一样的。所以这里的设备采用platform总线反而更加的直观。对于platform设备的注册和驱动的注册咱们就不说了。不过在这之前还需要说明一点东西，即是内存映射，该映射非彼映射。以s3c6410和DM9000A为例，DM9000A的data和address线连接在cpu的srom1的接口。在里面就需要理解一个宏定义
#define S3C64XX_PA_DM9000    (0x18000000)和#define DM9000_CMD    0X04
第一个就是DM9000的物理地址为什么是0x18000000，因为dm9000的data和addr是连接在srom1的接口，而srom1的起始地址为0x18000000,这里是用于外设的地址。
第二个是cmd地址为什么是0x04,因为dm9000的cmd与data区分的那个引脚连接在srom1的addr[2]上，故cmd的地址为0x04，如果学过数电这个就很好懂的。
我们就从设备的探测开始来开始我们的网络驱动之旅。
2.1 设备探测
在网络设备探测中，其各个不同的设备的硬件初始化是不同的，不过其本质还是一样一样的。
void dm9000_probe(struct platform_device *pdev)
{
            struct net_device *ndev;  --这个东西可是核心
            ndev = alloc_etherdev(sizeof (struct private_data)); --后面的参数其实是ndev的私用数据
            SET_NETDEV_DEV(ndev, &pdev->dev);            --#define SET_NETDEV_DEV(net, pdev)    ((net)->dev.parent = (pdev)) 设置ndev的父设备为pdev
            ether_setup(ndev);    --函数的核心是初始化ndev的成员。
            --下面是设置ndev函数成员。
            ndev->open         = &dm9000_open;               --设备打开
            ndev->hard_start_xmit    = &dm9000_start_xmit;  --开始传输
            ndev->tx_timeout         = &dm9000_timeout;     --定时溢出处理函数
            ndev->watchdog_timeo =  msecs_to_jiffies(watchdog);
            ndev->stop         = &dm9000_stop;                     --关闭。
            ndev->set_multicast_list = &dm9000_hash_table;     --设置组播地址。
 
        db->msg_enable       = NETIF_MSG_LINK;
        db->mii.phy_id_mask  = 0x1f;                   --这个就是mii接口
        db->mii.reg_num_mask = 0x1f;
        db->mii.force_media  = 0;
        db->mii.full_duplex  = 0;
        db->mii.dev         = ndev;
        db->mii.mdio_read    = dm9000_phy_read;        
        db->mii.mdio_write   = dm9000_phy_write;
        platform_set_drvdata(pdev, ndev);              --将ndev设置为pdev的私用函数，留着以后卸载时用
        register_netdev(ndev);                         --注册ndev
}
probe中对于ndev的操作分为三部 开辟ndev -> 初始化ndev ->注册ndev，有没有发现这个过程怎么这么类似于其他的驱动模型呢。这里面的核心是ndev
2.2 网络设备的打开和释放
在open中，往往都会去申请中断，对硬件进行复位，并且激活设备发送队列，以dm9000_open为例
static int dm9000_open(struct net_device *dev)
{
    if (request_irq(dev->irq, &dm9000_interrupt, DM9000_IRQ_FLAGS, dev->name, dev)) --申请中断资源
        return -EAGAIN;
        
    mii_check_media(&db->mii, netif_msg_link(db), 1);  --其核心在于此，检测mii的接口状态
    netif_start_queue(dev);             --激活设备发送队列

    return 0;
}
在close中则相反，主要是资源的释放和停止设备发送队列。
static int dm9000_stop(struct net_device *ndev)
{
    board_info_t *db = (board_info_t *) ndev->priv;
    netif_stop_queue(ndev);
    netif_carrier_off(ndev);

    free_irq(ndev->irq, ndev);

    return 0;
}
2.3 数据发送
将从上层传入的数据发送的media中。
static int dm9000_start_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
    unsigned long flags;
    board_info_t *db = (board_info_t *) dev->priv;

    if (db->tx_pkt_cnt > 1)         --包数不超过2个
        return 1;

    spin_lock_irqsave(&db->lock, flags);
    writeb(DM9000_MWCMD, db->io_addr);
    (db->outblk)(db->io_data, skb->data, skb->len);
    dev->stats.tx_bytes += skb->len;
    db->tx_pkt_cnt++;
    if (db->tx_pkt_cnt == 1) {
        iow(db, DM9000_TXPLL, skb->len & 0xff);
        iow(db, DM9000_TXPLH, (skb->len >> 8) & 0xff);

        iow(db, DM9000_TCR, TCR_TXREQ);

        dev->trans_start = jiffies;    --保存时间戳
    } else {
        db->queue_pkt_len = skb->len;
        netif_stop_queue(dev);
    }

    spin_unlock_irqrestore(&db->lock, flags);
    dev_kfree_skb(skb);

    return 0;
}

2.4 中断处理
对于media每次接送或发送完成一帧数据后都会产生一个中断，根据中断flags来判断是发送完成还是接受完成。
static irqreturn_t dm9000_interrupt(int irq, void *dev_id)
{
    if (int_status & ISR_PRS)     --接受数据中断。
        dm9000_rx(dev);
    if (int_status & ISR_PTS)
        dm9000_tx_done(dev, db);
}

static void dm9000_tx_done(struct net_device *dev, board_info_t * db)
{
        netif_wake_queue(dev);  --唤醒等待队列
}

2.5 数据接受
对于数据接受而言，其实就是将数据从media的缓冲区读出，然后提交给上层。读取数据的真正核心是下面的代码
static void dm9000_rx(struct net_device *dev)
{
    skb = dev_alloc_skb(RxLen + 4));    --分配一个skb
    skb_reserve(skb, 2);                --保留2两个字节
    rdptr = (u8 *) skb_put(skb, RxLen - 4);  --硬件读取数据
    (db->inblk)(db->io_data, rdptr, RxLen);
    dev->stats.rx_bytes += RxLen;
    skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev); --获取上册协议类型
    netif_rx(skb);                     --向上层提交数据包
    dev->stats.rx_packets++;
}

2.6 在驱动中会设定一个定时器
该定时器的功能就是定时查询mii的状态。

三.总结
网络驱动的核心在于ndev和skb，需要好好去理解。
这次的网络驱动学习的很是粗糙，因为网络驱动是一个很大的部分，需要慢慢去细嚼其中的每一点。前途是光明的，不过道路是曲折的。