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嵌入式系统的以太网接口设计及linux驱动
来源:本站整理  作者:佚名  2009-06-25 15:14:17



    Linux中所有的网络设备都抽象为一个接口,有结构体struct net_device来表示网络设备在内核中的运行情况,即网络设备接口,此结构体位于网络驱动层的核心地位。net_device中有很多供系访问和协议层调用的设备方法。网络驱动就是要实现这些具体的设备方法。
3.2 网络设备的初始化
    由结构体net_device中的init函数指针所指向的初始化函数来完成。网络的初始化是设备工作的第一步。当系统加载网络驱动模块的时候,就会调用初始化过程。首先利用函数:request_mem_region映射DM9000A的数据、地址端口,通过dmfe_probe函数检测网络物理设备是否存在,检测DM9000A内部串行NIC的值是否正确,然后再对设备进行资源配置,构造设备的net_device数据结构。包括一些低层硬件信息:base_addr(网络接口的I/O基地址),irq(安排的中断号)等。
3.3 打开设备和关闭设备
    open方法在网络设备被激活的时被调用,具体DM9000A的硬件初始化工作放到这里来做。对于DMOOOOA需要完成的初始化包括:对DM9000A内部上电,软件复位,通过NCR寄存器设置网络工作模式,可以选择设置内部或者外部PHY、全双工或者半双工模式、使能唤醒事件等网络操作,对RX/TX中断使能,使能数据接收功能。调用request_jrq()申请中断号登记中断处理函数,调用netif_carrier_on侦测连接状态。启动定时器,调用netif_start_queue激活设备发送队列。
    这里对DM9000A的中断设计做了一个特殊处理:通常AT91RM9200提供最多32个中断源,默认提供7个外部中断源,但对于较复杂的嵌入式系统,可能会面临中断源不够用的情况。由于AT9lRM9200的PIO可以实现功能复用,因此可以把多余的IO引脚配置为可用的中断源。故本系统中,设计DM9000A中断源与AT91RM9200外部I/O口PD8引脚相连。一个PIO端口的32个引脚共享一个中断ID,只需要在中断状态寄存器中区分具体哪个引脚引起中断,然后转向特定的中断处理函数执行操作,就可以实现中断处理。close所做的工作和open相反,主要释放open获得的资源,以减少系统负担。
3.4 数据包发送
    数据包的发送和接收是实现Linux网络驱动程序中两个最关键的过程,对这两个过程处理的好坏将直接影响到驱动程序的整体运行质量。
    数据传输通过hard_start_xmit函数实现,首先把存放在套接字缓冲区中的数据发送到网络芯片DM9000A内部的TX FIFO SRAM中,该缓冲区是由数据结构sk buff表示,把要传送的数据长度写入DM9000A中的传输包长度寄存器TXPLL和TXPLH中。然后使能传输。如果数据发送成功,则会触发一次中断。实际中会出现多个数据帧传输,需要考虑做并发处理。在发送时检测传输队例暂时满载时就要通过netif_stop_queue来暂停,当发送完成触发中断处理时,调用netif_wake_queue函数来重新启动传输队例。网络传输由于系统忙或硬件的问题发生延迟,则会调用传送超时处理函数tx_timeout,对硬件复位操作。
3.5 数据包接收
    数据包的接收是通过中断处理,当有数据到达时,就产生中断信号,网络设备驱动功能层就调用数据包接收程序来处理数据包的接收,然后网络协议接口层调用netif_rx函数把接收到的数据包传输到网络协议的上层进行处理。
    DM9000A接收缓存区中的每帧数据由4字节长的首部、有效数据和CRC校验序列构成。首部4字节依次是01H、以太网帧状态、以太网帧长度低字节和长度高字节,数据包接收程序首先检测如果第一个字节是01H,则说明有数据;如果是00H,则说明无数据,需要进行复位。然后调用函数dev_alloc_skb申请一块sK_buff结构缓冲区,从DM9000A读出数据放置到缓冲区里,根据获取的长度信息,判断是否读完一帧。如果读完,接着读下一帧,直到遇到首字节是00H的帧,说明接收数据已读完。接下来填充sK_buff中的一些信息,使之成为规范的sk_buff结构,最后调用netif_rx()函数将接收到的数据传输到网络协议的上层。

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