[ARM筆記](méi)設備驅動(dòng)概述

　　2.2.3 網(wǎng)絡(luò )設備驅動(dòng)

　　網(wǎng)絡(luò )設備和字符設備、塊設備不同，Linux系統對其有專(zhuān)門(mén)的處理函數和機制。所有的Linux網(wǎng)絡(luò )驅動(dòng)程序都遵循通用的接口，設計時(shí)采用的是面向對象的方法。把所有網(wǎng)絡(luò )設備都抽象為一個(gè)接口對象。由數據結構struct device來(lái)表示網(wǎng)絡(luò )設備在內核中的運行情況，即網(wǎng)絡(luò )設備接口，該結構提供了對所有網(wǎng)絡(luò )設備的操作集合。它由以dev_base為頭指針的設備鏈表來(lái)集中管理所有網(wǎng)絡(luò )設備。該設備鏈表中的每個(gè)元素代表一個(gè)網(wǎng)絡(luò )設備接口。數據結構device中有很多提供給系統訪(fǎng)問(wèn)和協(xié)議層調用的設備方法，包括提供給設備初始化和向系統注冊用的init函數、打開(kāi)和關(guān)閉網(wǎng)絡(luò )設備的open和stop函數、處理數據包發(fā)送的函數hard_start_xmit，以及中斷處理函數等。一般來(lái)講，一個(gè)網(wǎng)絡(luò )設備最基本的方法有初始化(initialize)、發(fā)送和接收。初始化，當把驅動(dòng)程序載入系統的時(shí)候會(huì )調用此程序，主要完成檢測設備、配置和初始化硬件、初始化device結構中的變量等。設備驅動(dòng)各函數是網(wǎng)絡(luò )設備接口層net_device數據結構的具體成員，它通過(guò)hard_start_xmit()函數啟動(dòng)發(fā)送操作，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )設備上的中斷觸發(fā)接收操作。

　　Linux下編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò )設備驅動(dòng)的主體工作是完成net_device結構體的填充以及成員函數的實(shí)現，底層最核心的工作是：發(fā)送數據包和接收數據包，接收數據包是由中斷觸發(fā)的。發(fā)送數據包函數的典型結構如下——網(wǎng)絡(luò )設備驅動(dòng)發(fā)送數據包的典型結構。

　　int xxx_tx(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)

　　{

　　int len;

　　char *data, shortpkt[ETH_ZLEN];

　　/* 獲得有效數據指針和長(cháng)度 */

　　data = skb->data;

　　len = skb->len;

　　if (len < ETH_ZLEN)

　　{

　　/* 如果幀長(cháng)小于以太幀最小長(cháng)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(shí)間戳 */

　　/* 設置硬件寄存器讓硬件把數據包發(fā)送出去 */

　　xxx_hw_tx(data, len, dev);

　　//...

　　}

　　接收數據包的典型結構如下——網(wǎng)絡(luò )設備驅動(dòng)接受數據包的典型結構。

　　static void xxx_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)

　　{

　　//...

　　switch (status &ISQ_EVENT_MASK)

　　{

　　case ISQ_RECEIVER_EVENT:

　　/* 獲取數據包 */

　　xxx_rx(dev);

　　break;

　　/* 其他類(lèi)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 */

　　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據 */

　　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(lèi)型 */

　　skb->protocol = eth_type_trans(skb, dev);

　　/*把數據包交給上層 */

　　netif_rx(skb);

　　/* 記錄接收時(shí)間戳 */

　　dev->last_rx = jiffies;

　　//...

　　}

　　2.3 Linux設備文件的創(chuàng )建

　　Linux是一種類(lèi)Unix系統，Unix的一個(gè)基本特點(diǎn)是“一切皆為文件”，它抽象了設備的處理，將所有的硬件設備都像普通文件一樣看待，也就是說(shuō)硬件可以跟普通文件一樣打開(kāi)、關(guān)閉和讀寫(xiě)。系統中的設備都用一個(gè)特殊文件代表，叫做設備文件。在 Linux2.4以后的內核版本中引入了設備文件系統(devfs)，所有的設備文件作為一個(gè)可以?huà)煅b的文件系統，這樣就可以被文件系統進(jìn)行統一管理，從而設備文件就可以?huà)煅b到任何需要的地方。

　　在前面也講過(guò)，字符設備和塊設備都可以通過(guò)文件節點(diǎn)來(lái)存取，而與字符設備和塊設備不同，網(wǎng)絡(luò )設備的訪(fǎng)問(wèn)是通過(guò)Socket而不是設備節點(diǎn)，在系統里根本就不存在網(wǎng)絡(luò )設備節點(diǎn)，所以在此我們僅討論塊設備和字符設備。

　　那么如何在內核中創(chuàng )建設備文件的掛載節點(diǎn)呢?簡(jiǎn)單的說(shuō)，設備文件是由系統調用創(chuàng )建的，在命令行中，mknod命令會(huì )調用同名的程序來(lái)創(chuàng )建文件節點(diǎn)。rename和unlink系統調用可以用于移動(dòng)和刪除節點(diǎn)，相應的命令是mv和rm。在使用cp命令時(shí)加上-R或-a參數，可以創(chuàng )建一個(gè)與原設備節點(diǎn)具有同樣屬性的節點(diǎn)。mknod命令,該命令形式如下：

　　#mknod [OPTION] NAME TYPE [MAJOR MINOR]

　　說(shuō)明：option選項設置，最常用的就是-m，基本上可以不用;name自定義設備名稱(chēng);type設備類(lèi)型，有b和c還有p;MAJOR主設備號;MINOR次設備號。

　　mknod命令建立一個(gè)目錄項和一個(gè)特殊文件的對應索引節點(diǎn)。第一個(gè)參數Name項是設備的名稱(chēng)，選擇一個(gè)描述性的設備名稱(chēng)。