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1.网卡驱动架构分析
1.1linux网络子系统 1.2.重要数据结构 1.3.网卡驱动架构分析linux网络子系统可以分为System call interface(系统调用接口),Protocol agnostic interface(协议无关接口),Network protocols(网络协议栈),Device agnostic interface(设备无关接口),(Device drivers)设备驱动程序
系统调用接口层 为应用程序提供访问网络子系统的统一方法。 协议无关层 提供通用的方法来使用传输层协议。 协议栈的实现 实现具体的网络协议 设备无关层 协议与设备驱动之前通信的通用接口 设备驱动程序在Linux内核中,每个网卡都由一个net_device结构来描述,其中的一些重要成员有:
char name[IFNAMSIZ] 设备名,如:eth%d unsigned long base_addr I/O 基地址 const struct net_device_ops *netdev_ops; net_device_ops结构记录了网卡所支持的操作。 static const struct net_device_ops dm9000_netdev_ops = { .ndo_open = dm9000_open, .ndo_stop = dm9000_stop, .ndo_start_xmit = dm9000_start_xmit, .ndo_do_ioctl = dm9000_ioctl, .ndo_validate_addr = eth_validate_addr, .ndo_set_mac_address = eth_mac_addr, }; Linux内核中的每个网络数据包都由一个套接字缓冲区结构struct sk_buff 描述,即一个 sk_buff结构就是一个网络包,指向sk_buff的指针通常被称做skb。其中包含4个成员,head,data,tail,end,其中data和tail指向数据的头和尾,head和end指向数据包的头和尾。1.3.1初始化
1.3.1.1分配net_device结构-alloc_etherdev 1.3.1.2初始化net_device结构(设备号,基地址,MAC地址,netdev_ops) 1.3.1.3初始化硬件 1.3.1.4注册网卡驱动—register_netdev 1.3.2数据发送 1.3.2.1通知上层协议,暂停向网卡发送数据-netif_stop_queue 1.3.2.2将SKb的数据写入网卡寄存器,发送走。 1.3.2.3释放skb结构-dev_kfree_skb 1.3.2.4在发送中断处理过程中,通知上层协议可以向网卡送数据-netif_wake_queue 1.3.3数据接收 1.3.3.1读取接收状态 1.3.3.2读取接收到数据的长度 1.3.3.3分配skb结构-dev_alloc_skb 1.3.3.4把网卡寄存器读出数据存入skb 1.3.3.5把收到的skb数据包交给协议栈处理-netif_rx回环网卡是一个纯软件的网卡,可以认为是将TX与RX连接在一起的网卡。
unsigned long bytes = 0;unsigned long packets = 0;//数据发送int loopback_xmit(struct sk_buff *skb,struct net_device *dev){ skb->protocol = eth_type_trans(skb,dev);//标明数据包的协议 bytes+=skb->len;//记录发送数据包的长度 packets++;//记录数据包的数目 netif_rx(skb);//将收到的包送回去 return 0;}static struct net_device_stats *loopback_get_stats(struct net_device *dev){ struct net_device_stats *stats = &dev->stats;//将状态指针指向网卡网卡描述结构的状态 stats->tx_bytes = bytes;//字节 stats->rx_bytes = bytes; stats->rx_packets = packets;//数据包 stats->tx_packets = packets;//数据包 return stats;}struct net_device_ops loopback_ops ={ .ndo_start_xmit = loopback_xmit, .ndo_get_stats = loopback_get_stats,};void static loopback_setup(struct net_device *dev)//对net_devic结构进行初始化{ dev->mtu = (16*1024)+20+20+12;//接收包的大小 dev->flags = IFF_LOOPBACK;//设置网卡的标志 dev->header_ops = ð_header_ops;//构造包的大小 dev->netdev_ops = &loopback_ops;//初始化网卡操作函数集结构 //dev->addr_len = ETH_ALEN;以太网地址大小 //dev->type = ARPHRD_LOOPBACK;//环路设备 dev->priv_flags &= ~IFF_XMIT_DST_RELEASE; //dev->hw_features= NETIF_F_ALL_TSO | NETIF_F_UFO;}static __net_init int loopback_net_init(struct net *net){ struct net_device *dev; dev = alloc_netdev(0,"lo%d",loopback_setup); register_netdev(dev); net->loopback_dev = dev; return 0;}static __net_exit void loopback_net_exit(struct net *net){ struct net_device *dev = net->loopback_dev; unregister_netdev(dev);}/* Registered in net/core/dev.c */struct pernet_operations __net_initdata loopback_net_ops = { .init = loopback_net_init, .exit = loopback_net_exit,};
linux网卡驱动程序
linux网络子系统可以分为System call interface(系统调用接口),Protocol agnostic interface(协议无关接口),Network protocols(网络协议栈),Device agnostic interface(设备无关接口),(Device drivers)设备驱动程序用户程序UDP发送:
创建socket,再调用write函数。 sock_aio_write是发送接口,sock_aio_write调用do_sock_write 在调用 sock_sendmesg,调用udp_sendmsg,调用ip_route_output_flow(选择路由) udp_push_pending_framDM9000采用平台设备编写
1.先分配net_device结构
2.从platform_device中获取地址、中断号 3.将获取到的地址映射为虚拟地址 4.读取芯片类型 5.设置操作函数集 6.从eeprom读取MAC地址 7.使用register_dev注册网卡结构 8.dm9000的硬件初始化在open函数中进行 8.1.request_irp()注册中断处理函数 8.2.dm9000_init_dm9000()包含设置片选、使能发送、接受中断,启动发送队列dm9000_start_xmit()
netif_stop_queue,通知协议栈,暂停向驱动发送数据 iow()写入发送skb数包的长度 writeb写数据进入dm9000的数据寄存器 iow()启动发送向dm9000的DM9000_TCR寄存器写数据 当发送方完成触发中断 dev_kfree_skb释放SKBior(db,DM9000_ISR)获取中断类型
判断是否发送中断 dm9000_tx_done()发送中断函数 读取DM9000_TCR寄存器判断发送是否正确 发送正确,netif_work_queue通知协议栈可以继续发送数据接收dm9000_rx()
Dummy read空读 读取dm9000的的接收状态和数据长度 分配skb,分配整个数据包 skb_reserve将数据报的data和tail的指针向后移动两位 tail的位置是数据包的位置减4 将接收的数据填充入skb包 将skb提交到协议栈netif_rxstruct intdm9000_start_xmit(struct sk_buff *skb,struct net_device *dev){ board_info_t *db = netdev_priv(dev); //通知协议栈,暂停向驱动发送数据 netif_stop_queue(dev); //将skb的数据写入寄存器 iow(db,DM9000_TXPLL,skb->len); iow(db,DM9000_TXPLH,skb->len>>8); writeb(DM9000_MWCMD,db->io_addr); (db->outblk)(db->io_data,skb->data,skb->len); iow(db,DM9000_TCR,TCR_TXREQ); //释放skb dev_kfree_skb(skb); return 0;}
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