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Linux网络设备驱动编程

2013年10月19日 ⁄ 综合 ⁄ 共 5646字 ⁄ 字号 评论关闭

在此仅仅讨论网络设备驱动的一般写法,有关硬件部分的相关代码由于硬件规格不同,予以省略。有什么地方错误,或补充,欢迎大家提出。 
1, 驱动模块的加载和卸载 
如果网络设备(包括wireless)是PCI规范的,则先是向内核注册该PCI设备(pci_register_driver),然后由pci_driver数据结构中的probe函数指针所指向的侦测函数来初始化该PCI设备,并且同时注册和初始化该网络设备。 
如果网络设备(包括wireless)是PCMCIA规范的,则先是向内核注册该PCMCIA设备(register_pccard_driver),然后driver_info_t数据结构中的attach函数指针所指向的侦测函数来初始化该PCMCIA设备,并且同时注册和初始化该网络设备。 
static int __init tg3_init(void) 

//先注册成PCI设备,并初始化,如果是其他的ESIA,PCMCIA,用其他函数 
return pci_module_init(&tg3_driver); 

static void __exit tg3_cleanup(void) 

pci_unregister_driver(&tg3_driver);//注销PCI设备 

module_init(tg3_init); //驱动模块的加载 
module_exit(tg3_cleanup); //驱动模块的卸载 
申明为PCI设备: 
static struct pci_driver tg3_driver = { 
.name = DRV_MODULE_NAME, 
.id_table = tg3_pci_tbl, //此驱动所支持的网卡系列,vendor_id, device_id 
.probe = tg3_init_one, //初始化网络设备的回调函数 
.remove = __devexit_p(tg3_remove_one), //注销网络设备的回调函数 
.suspend = tg3_suspend, //设备挂起函数 
.resume = tg3_resume //设备恢复函数 
}; 
2,PCI设备探测函数probe,初始化网络设备 
static int __devinit tg3_init_one(struct pci_dev *pdev, const struct pci_device_id *ent) 

//初始化设备,使I/O,memory可用,唤醒设备 
pci_enable_device(pdev); 
//申请内存空间,配置网卡的I/O,memory资源 
pci_request_regions(pdev, DRV_MODULE_NAME); 
pci_set_master(pdev); 
//设置DMA属性 
pci_set_dma_mask(pdev, (u64) 0xffffffffffffffff); 
//网卡 I/O,memory资源的启始地址 
tg3reg_base = pci_resource_start(pdev, 0); 
//网卡I/O,memory资源的大小 
tg3reg_len = pci_resource_len(pdev, 0); 
//分配并设置网络设备 
dev = alloc_etherdev(sizeof(*tp)); 
//申明为内核设备模块 
SET_MODULE_OWNER(dev); 
//初始化私有结构中的各成员值 
tp = dev->priv; 
tp->pdev = pdev; 
tp->dev = dev; 
…… 
//锁的初始化 
spin_lock_init(&tp->lock); 
//映射I/O,memory地址到私有域中的寄存器结构 
tp->regs = (unsigned long) ioremap(tg3reg_base, tg3reg_len); 
dev->irq = pdev->irq; 
//网络设备回调函数赋值 
dev->open = tg3_open; 
dev->stop = tg3_close; 
dev->get_stats = tg3_get_stats; 
dev->set_multicast_list = tg3_set_rx_mode; 
dev->set_mac_address = tg3_set_mac_addr; 
dev->do_ioctl = tg3_ioctl; 
dev->tx_timeout = tg3_tx_timeout; 
dev->hard_start_xmit= tg3_start_xmit; 
//网卡的MAC地址赋值dev->addr 
tg3_get_device_address(tp); 
//注册网络设备 
register_netdev(dev); 
//把网络设备指针地址放入PCI设备中的设备指针中 
pci_set_drvdata(pdev, dev); 

3,注销网络设备 
static void __devexit tg3_remove_one(struct pci_dev *pdev) 

struct net_device *dev = pci_get_drvdata(pdev); 
//注销网络设备 
unregister_netdev(dev); 
//取消地址映射 
iounmap((void *) ((struct tg3 *)(dev->priv))->regs); 
//释放网络设备 
kfree(dev); 
//释放PCI资源 
pci_release_regions(pdev); 
//停用PCI设备 
pci_disable_device(pdev); 
//PCI设备中的设备指针赋空 
pci_set_drvdata(pdev, NULL); 

4,打开网络设备 
static int tg3_open(struct net_device *dev) 

//分配一个中断 
request_irq(dev->irq, tg3_interrupt, SA_SHIRQ, dev->name, dev); 
/* int request_irq(unsigned int irq, 
void (*handler)(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs), 
unsigned long irqflags, 
const char * devname, 
void *dev_id); 
irq是要申请的硬件中断号。在Intel平台,范围0--15。handler是向系统登记的中断处理函数。这是一个回调函数,中断发生时,系统调用这个函数,传入的参数包括硬件中断号,device id,寄存器值。dev_id就是下面的request_irq时传递给系统的参数dev_id。irqflags是中断处理的一些属性。比较重要的有SA_INTERRUPT,标明中断处理程序是快速处理程序(设置SA_INTERRUPT)还是慢速处理程序(不设置SA_INTERRUPT)。快速处理程序被调用时屏蔽所有中断。慢速处理程序不屏蔽。还有一个SA_SHIRQ属性,设置了以后运行多个设备共享中断。dev_id在中断共享时会用到。一般设置为这个设备的device结构本身或者NULL。中断处理程序可以用dev_id找到相应的控制这个中断的设备,或者用rq2dev_map找到中断对应的设备。*/ 
//初始化硬件 
tg3_init_hw(tp); 
//初始化收包和发包的缓冲区 
tg3_init_rings(tp); 
//初始化定时器 
init_timer(&tp->timer); 
tp->timer.expires = jiffies + tp->timer_offset; 
tp->timer.data = (unsigned long) tp; 
tp->timer.function = tg3_timer; //超时回调函数 
add_timer(&tp->timer); 
//允许网卡开始传输包 
netif_start_queue(dev); 

5,关闭网络设备 
static int tg3_close(struct net_device *dev) 

//停止网卡传输包 
netif_stop_queue(dev); 
netif_carrier_off(tp->dev); 
//去除定时器 
del_timer_sync(&tp->timer); 
//释放收包和发包的缓冲区 
tg3_free_rings(tp); 
//释放中断 
free_irq(dev->irq, dev); 

6,硬件处理数据包发送 
static int tg3_start_xmit(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev) 

len = (skb->len - skb->data_len); 
//以DMA方式向网卡物理设备传输包。如果是wireless的话,需要根据802.11协议及硬件的规范从新填充 
//硬件帧头,然后提交给硬件发送。 
mapping = pci_map_single(tp->pdev, skb->data, len, PCI_DMA_TODEVICE); 
tp->tx_buffers[entry].skb = skb; 
pci_unmap_addr_set(&tp->tx_buffers[entry], mapping, mapping); 
//硬件发送 
tg3_set_txd(tp, entry, mapping, len, base_flags, mss_and_is_end); 
//记录发包开始时间 
dev->trans_start = jiffies; 

7,中断处理收包,发包 
static void tg3_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs) 

//如果要收包 
tg3_rx(tp); 
//如果要发包 
tg3_tx(tp); 

8,发包 
static void tg3_tx(struct tg3 *tp) 

struct tx_ring_info *ri = &tp->tx_buffers[sw_idx]; 
struct sk_buff *skb = ri->skb; 
//以DMA方式向网卡传输包完毕 
pci_unmap_single(tp->pdev, pci_unmap_addr(ri, mapping), 
(skb->len - skb->data_len), PCI_DMA_TODEVICE); 
ri->skb = NULL; 
dev_kfree_skb_irq(skb); 

9,收包 
static int tg3_rx(struct tg3 *tp, int budget) 

struct sk_buff *copy_skb; 
//分配一个包 
copy_skb = dev_alloc_skb(len + 2); 
copy_skb->dev = tp->dev; 
//修改包头空间 
skb_reserve(copy_skb, 2); 
//加入数据到包中 
skb_put(copy_skb, len); 
//以DMA方式从网卡传输回数据 
pci_dma_sync_single(tp->pdev, dma_addr, len, PCI_DMA_FROMDEVICE); 
memcpy(copy_skb->data, skb->data, len); 
skb = copy_skb; 
//解析包的协议 
skb->protocol = eth_type_trans(skb, tp->dev); 
//把包送到协议层 
netif_rx(skb); 
//记录收包时间 
tp->dev->last_rx = jiffies; 

10, 读取包的网卡收发包的状态,统计数据 
static struct net_device_stats *tg3_get_stats(struct net_device *dev) 

//从硬件相关的寄存器读取数据,累加 
//stats->rx_packets, stats->tx_packets, stats->rx_bytes, stats->tx_bytes等 

11, 用户的ioctl命令系统调用 
static int tg3_ioctl(struct net_device *dev, struct ifreq *ifr, int cmd) 

struct mii_ioctl_data *data = (struct mii_ioctl_data *)&ifr->ifr_data; 
switch(cmd) { 
//ethtool程序命令的调用 
case SIOCETHTOOL: 
return tg3_ethtool_ioctl(dev, (void *) ifr->ifr_data); 
//mii程序命令的调用 
case SIOCGMIIREG: { 
err = tg3_readphy(tp, data->reg_num & 0x1f, &mii_regval) 
data->val_out = mii_regval; 
return err; 

…… 


12, PCI设备的挂起和恢复函数 
static int tg3_suspend(struct pci_dev *pdev, u32 state) 

//停用网卡的中断寄存器 
tg3_disable_ints(tp); 
//停止网卡收发包 
netif_device_detach(dev); 
//停止网卡某些硬件,fireware的一些功能 
tg3_halt(tp); 
//设置网卡的电源状态 
tg3_set_power_state(tp, state); 

static int tg3_resume(struct pci_dev *pdev) 

//恢复网卡电源 
tg3_set_power_state(tp, 0); 
//允许网卡收发包 
netif_device_attach(dev); 
//初始化收发包的缓冲区 
tg3_ini

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