嵌入式Linux网络驱动程序的开发及实现原理 02 嵌入式, 结构体, Linux, 程序, 开发

samwalton

　Linux中所有的网络设备都抽象为一个统一的接口，即网络设备接口，通过struct net_device类型的结构体变量表示网络设备在内核中的运行情况，这里既包括回环（loopback）设备，也包括硬件网络设备接口。内核通过以dev_base为头指针的设备链表来管理所有的网络设备。
　　2.2 net_device 数据结构
　　struct net_device结构体是整个网络驱动结构的核心，其中定义了很多供网络协议接口层调用设备的标准方法，该结构在2.6内核源码树文件中定义，下面只列出其中主要的成员。
　　2.2.1全局信息及底层硬件信息
　　name:网络设备名称，默认是以太网；
　　*next:指向全局链表下一个设备的指针，驱动程序中不修改；
　　mem_,rmem_:发送和接收缓冲区的起始，结束位置；
　　base_addr,irq:网络设备的I/O基地址，中断号，ifconfig命令可显示和修改；
　　hard_header_len:硬件头的长度，以太网中值为14；
　　mtu:最大传输单元，以太网中值为1500B；
　　dev_addr[MAX_ADDR_LEN]:硬件(MAC)地址长度及设备硬件地址，以太网地址长度是48bit，ether_setup会对其进行正确的设置；
　　2.2.2 主要的操作方法
　　int (*init)(struct net_device *dev); 设备初始化和向系统注册的函数，仅调用一次；
　　int (*open)(struct net_device *dev);设备打开接口函数，当用ifconfig激活网络设备时被调用，注册所用的系统资源（I/O端口，IRQ，DMA等）同时激活硬件并增加使用计数；
　　int (*stop)(struct net_device *dev);执行open方法的反操作；
　　*hard_start_xmit；初始化数据包传输的函数；
　　*hard_header;该函数（在hard_start_xmit前被调用）根据先前检索到的源和目标硬件地址建立硬件头。 eth_header是以太网类型接口的默认函数；
　　2.3网络驱动程序的编写及实现原理
　　Linux网络系统各个层次之间的数据传送都是通过套接字缓冲区sk_buff完成的，sk_buff数据结构是各层协议数据处理的对象。sk_buff是驱动程序与网络之间交换数据的媒介，驱动程序向网络发送数据时，必须从其中获取数据源和数据长度；驱动程序从网络上接收到数据后也要将数据保存到sk_buff中才能交给上层协议处理。

　　对于实际开发以太网驱动程序，可以参照内核源码树中的相应模板程序，重点理解网络驱动的实现原理和程序的结构框架，然后针对开发的特定硬件改写代码，实现相应的操作函数。下面结合作者利用Linux2.6.18内核在深圳优龙公司的FS2410开发板（SAMSUNG S3C2410处理器）上移植编写嵌入式CS8900A网卡驱动程序的实例，说明网络驱动程序的实现原理。
　　2.3.1网络设备初始化
　　网络设备的初始化是由net_device结构中的init函数实现的，内核加载网络驱动模块后，就会调用初始化过程。实例中初始化函数_init cs8900_probe中主要完成的工作：
　　a.调用内核中通用的设置以太网接口的函数ether_setup();
　　b.填充net_device结构体变量dev中其它大部分成员；
　　c.调用check_mem_region()检测I/O地址空间，然后调用request_mem_region()申请以dev->base_addr为起始地址的16个连续的 I/O地址空间；
　　d.通过cs8900_read()探测网卡CS8900A,读取ID信息；
　　e.设置CS8900A的INTRQ0作为中断信号输出引脚；
　　f.将MAC地址写入CS8900A的IA寄存器中；
　　g.通过register_netdev()将CS8900A注册到Linux全局网络设备链表中；