[ARM筆記]設(shè)備驅(qū)動概述

　　2.2.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動

　　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和字符設(shè)備、塊設(shè)備不同，Linux系統(tǒng)對其有專門的處理函數(shù)和機制。所有的Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序都遵循通用的接口，設(shè)計時采用的是面向?qū)ο蟮姆椒?。把所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都抽象為一個接口對象。由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct device來表示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在內(nèi)核中的運行情況，即網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，該結(jié)構(gòu)提供了對所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的操作集合。它由以dev_base為頭指針的設(shè)備鏈表來集中管理所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。該設(shè)備鏈表中的每個元素代表一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)device中有很多提供給系統(tǒng)訪問和協(xié)議層調(diào)用的設(shè)備方法，包括提供給設(shè)備初始化和向系統(tǒng)注冊用的init函數(shù)、打開和關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的open和stop函數(shù)、處理數(shù)據(jù)包發(fā)送的函數(shù)hard_start_xmit，以及中斷處理函數(shù)等。一般來講，一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備最基本的方法有初始化(initialize)、發(fā)送和接收。初始化，當(dāng)把驅(qū)動程序載入系統(tǒng)的時候會調(diào)用此程序，主要完成檢測設(shè)備、配置和初始化硬件、初始化device結(jié)構(gòu)中的變量等。設(shè)備驅(qū)動各函數(shù)是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層net_device數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的具體成員，它通過hard_start_xmit()函數(shù)啟動發(fā)送操作，并通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的中斷觸發(fā)接收操作。

　　Linux下編寫網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動的主體工作是完成net_device結(jié)構(gòu)體的填充以及成員函數(shù)的實現(xiàn)，底層最核心的工作是：發(fā)送數(shù)據(jù)包和接收數(shù)據(jù)包，接收數(shù)據(jù)包是由中斷觸發(fā)的。發(fā)送數(shù)據(jù)包函數(shù)的典型結(jié)構(gòu)如下——網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動發(fā)送數(shù)據(jù)包的典型結(jié)構(gòu)。

　　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)指針和長度 */

　　data = skb->data;

　　len = skb->len;

　　if (len < ETH_ZLEN)

　　{

　　/* 如果幀長小于以太幀最小長度，補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);

　　//...

　　}

　　接收數(shù)據(jù)包的典型結(jié)構(gòu)如下——網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動接受數(shù)據(jù)包的典型結(jié)構(gòu)。

　　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);

　　/* 記錄接收時間戳 */

　　dev->last_rx = jiffies;

　　//...

　　}

　　2.3 Linux設(shè)備文件的創(chuàng)建

　　Linux是一種類Unix系統(tǒng)，Unix的一個基本特點是“一切皆為文件”，它抽象了設(shè)備的處理，將所有的硬件設(shè)備都像普通文件一樣看待，也就是說硬件可以跟普通文件一樣打開、關(guān)閉和讀寫。系統(tǒng)中的設(shè)備都用一個特殊文件代表，叫做設(shè)備文件。在 Linux2.4以后的內(nèi)核版本中引入了設(shè)備文件系統(tǒng)(devfs)，所有的設(shè)備文件作為一個可以掛裝的文件系統(tǒng)，這樣就可以被文件系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而設(shè)備文件就可以掛裝到任何需要的地方。

　　在前面也講過，字符設(shè)備和塊設(shè)備都可以通過文件節(jié)點來存取，而與字符設(shè)備和塊設(shè)備不同，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的訪問是通過Socket而不是設(shè)備節(jié)點，在系統(tǒng)里根本就不存在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備節(jié)點，所以在此我們僅討論塊設(shè)備和字符設(shè)備。

　　那么如何在內(nèi)核中創(chuàng)建設(shè)備文件的掛載節(jié)點呢?簡單的說，設(shè)備文件是由系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建的，在命令行中，mknod命令會調(diào)用同名的程序來創(chuàng)建文件節(jié)點。rename和unlink系統(tǒng)調(diào)用可以用于移動和刪除節(jié)點，相應(yīng)的命令是mv和rm。在使用cp命令時加上-R或-a參數(shù)，可以創(chuàng)建一個與原設(shè)備節(jié)點具有同樣屬性的節(jié)點。mknod命令,該命令形式如下：

　　#mknod [OPTION] NAME TYPE [MAJOR MINOR]

　　說明：option選項設(shè)置，最常用的就是-m，基本上可以不用;name自定義設(shè)備名稱;type設(shè)備類型，有b和c還有p;MAJOR主設(shè)備號;MINOR次設(shè)備號。

　　mknod命令建立一個目錄項和一個特殊文件的對應(yīng)索引節(jié)點。第一個參數(shù)Name項是設(shè)備的名稱，選擇一個描述性的設(shè)備名稱。