Open Ethernet IP core 介绍及其 ucLinux 驱动（2）

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open ethernet 设备初始化(Device initialization)

1	struct net_device * __init oeth_init(int unit)；

oeth_init() 是 open Ethernet 设备驱动的入口，它只会在 Linux 初始化时调用一次，之后其占用的空间会被释放掉。oeth_init() 会调用 oeth_probe() 函数分配 IO 空间(通过 iomap())对 MAC 控制器的相关配置寄存器进行设置，比如工作模式，以太帧最大最小长度，TX/RX BD pointer， 设置 MAC 地址，清除状态标志以及中断使能等；然后会调用 register_netdev() 向 Linux 内核注册该网络设备。
这里主要介绍一下 open Ethernet MAC core 几个重要的寄存器，这几个寄存器的配置正确与否直接决定着该网络设备的工作稳定性。

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typedef struct _oeth_regs {         uint    moder;          /* Mode Register */         uint    int_src;        /* Interrupt Source Register */         uint    int_mask;       /* Interrupt Mask Register */         uint    ipgt;           /* Back to Bak Inter Packet Gap Register */         uint    ipgr1;          /* Non Back to Back Inter Packet Gap Register 1 */         uint    ipgr2;          /* Non Back to Back Inter Packet Gap Register 2 */         uint    packet_len;     /* Packet Length Register (min. and max.) */         uint    collconf;       /* Collision and Retry Configuration Register */         uint    tx_bd_num;      /* Transmit Buffer Descriptor Number Register */         uint    ctrlmoder;      /* Control Module Mode Register */         uint    miimoder;       /* MII Mode Register */         uint    miicommand;     /* MII Command Register */         uint    miiaddress;     /* MII Address Register */         uint    miitx_data;     /* MII Transmit Data Register */         uint    miirx_data;     /* MII Receive Data Register */         uint    miistatus;      /* MII Status Register */         uint    mac_addr0;      /* MAC Individual Address Register 0 */         uint    mac_addr1;      /* MAC Individual Address Register 1 */         uint    hash_addr0;     /* Hash Register 0 */         uint    hash_addr1;     /* Hash Register 1 */                            } oeth_regs;

参考 ucLinux 代码 Linux-2.6/drivers/net/open_eth.c 中 oeth_probe() 函数有对上述寄存器具体设置。
这里值得一提的是以 mii* 命名开头的寄存器相关设置。MII Management (MIIM) 用于PHY 寄存器控制和相关状态信息的访问，比如 Link status。 与此相应，PHY 便提供了一些寄存器便于这样的操作。MIIM 物理接口包括一根双向数据线 MDIO(Management Data Input/Output) 和一根时钟线 MDC(Management Data Clock)，MIIM 操作的命令和数据便通过这串行接口在 MAC 和 PHY 传递。如果使能了 OETH_SYSFS_MDIO_ACCESS，则在 Linux 用户可通过 sysfs 文件系统实现从 userspace 访问 MIIM 管理数据的访问。
open ethernet 设备方法(Device methods)网络设备的设备方法可以分为两种，基本方法和可选方法。以下代码是初始化函数调用 oeth_probe() 对 net_device * net 结构体成员的填充。

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dev->open = oeth_open; dev->hard_start_xmit = oeth_start_xmit; dev->stop = oeth_close; dev->get_stats = oeth_get_stats; dev->set_multicast_list = oeth_set_multicast_list; dev->set_mac_address = oeth_set_mac_add; bmcr_val = eth_mdread(dev, PHY_ADDRESS, MII_BMCR); dev->do_ioctl = mii_ioctl; cep->mii.dev = dev; cep->mii.mdio_read = eth_mdread; cep->mii.mdio_write = eth_mdwrite;

oeth_open() 打开该网络接口。用户命令 ifconfig 激活该网络接口时，该接口函数会被调用。Oeth_open() 向系统注册内存使用空间，申请中断号注册中断处理函数等。中断号宏 MACIRQ_NUM 和寄存器基地址 ETH_BASE_ADD 根据实际的硬件设计相应的设置。

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/*Install eth interrupt handler*/ request_irq(MACIRQ_NUM, oeth_interrupt, 0, "eth", (void *)dev);     /*Enable receiver and transmitter */     regs->moder |= OETH_MODER_RXEN | OETH_MODER_TXEN;     /*set tasklet for receiver and transmitter*/ tasklet_init(&cep->oeth_rx_tasklet, oeth_rx, (unsigned long)dev);     tasklet_init(&cep->oeth_tx_tasklet, oeth_tx, (unsigned long)dev);

通常对于10/100M 的网卡设备，驱动会采用中断方式（对于更高速(10Gb) 的网卡，采用通常意义的中断方式效率较低）。中断处理函数 (ISR) oeth_interrupt 必须精短，只需要做最少的事情，而具体的数据包处理由 taskelet 去完成。在这里， oeth_interrupt 的任务就是根据中断事件标志调度数据收发相应的 tasklet， 如下：

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/* Handle receive event in its own function.*/     if (int_events & (OETH_INT_RXF | OETH_INT_RXE | OETH_INT_BUSY))         tasklet_schedule(&cep->oeth_rx_tasklet);           /* Handle transmit event in its own function. */     if (int_events & (OETH_INT_TXB | OETH_INT_TXE))         tasklet_schedule(&cep->oeth_tx_tasklet);

图 3. oeth interrupt service routineoeth_start_xmit() 是由设备驱动发起数据包的传送。
图 4. oeth_start_xmit()oeth_get_stats() 返回网络接口的统计状态，譬如接收和发送字节数，以及错误丢包等信息。用户用“ifconfig” 命令可以查看到这些统计信息。
此外，还提供了 MIIM 相关的设备方法用于对 PHY 的访问控制。

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cep->mii.mdio_read = eth_mdread;//读PHY寄存器     cep->mii.mdio_write = eth_mdwrite;//写PHY寄存器     cep->mii.phy_id_mask = 0x1f;     cep->mii.reg_num_mask = 0x1f;     cep->mii.phy_id = PHY_ADDRESS;

ucLinux 也提供了通用的 MII 访问方法用于访问修改 PHY 收发器的工作模式，参见 unLinux 源代码<linux/mii.h>
结束语在嵌入式领域通常需要涉及到软硬件接口的问题，open ethernet MAC core 是一个开放公开的结构，不光是软件可以开源，硬件设计也可以开放，开源，这种硬件的公开性为软件开放提供更多便利性，可以为软件需要定制特定硬件，譬如 TOE(TCP/IP Offload Engine) 技术将传统的 TCP/IP 协议从软件处理搬移到网卡 (NIC) 硬件完成，这种软硬件的开放性必然促进IT技术，尤其是嵌入式系统的创新。