嵌入式linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)實(shí)例分析網(wǎng)絡(luò)設(shè)備核心數(shù)據(jù)net device

北風(fēng)網(wǎng)項(xiàng)目培訓(xùn)Linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)實(shí)用實(shí)戰(zhàn)講師：韓老師（北風(fēng)網(wǎng))嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)

OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型套結(jié)字（socket）簡(jiǎn)介套結(jié)字緩沖區(qū)（sk_buff）net_device結(jié)構(gòu)分析網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)net_device結(jié)構(gòu)net_device結(jié)構(gòu)體在內(nèi)核中指代一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序只需通過(guò)填充net_device的具體成員并注冊(cè)net_device即可實(shí)現(xiàn)硬件操作函數(shù)與內(nèi)核的掛接。net_device本身是一個(gè)巨型結(jié)構(gòu)體，包含網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的屬性描述和操作接口。當(dāng)我們編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，只需要了解其中的一部分。net_device結(jié)構(gòu)分析（1）該結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的核心，它包含了許多成員?？梢詤⒖?lt;include/linux/netdevice.h>文件，閱讀它的完整定義。net_device結(jié)構(gòu)可分為全局成員、硬件相關(guān)成員、接口相關(guān)成員、設(shè)備方法成員和公用成員等五個(gè)部分。（1）全局信息charname[IFNAMESIZ];name是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的名稱。int(*init)(structnet_device*dev);init為設(shè)備初始化函數(shù)指針，如果這個(gè)指針被設(shè)置了，則網(wǎng)絡(luò)設(shè)備被注冊(cè)時(shí)將調(diào)用該函數(shù)完成對(duì)net_device結(jié)構(gòu)體的初始化。net_device結(jié)構(gòu)分析（2）（2）硬件信息unsignedlongmem_end;unsignedlongmem_start;mem_start和mem_end分別定義了設(shè)備所使用的共享內(nèi)存的起始和結(jié)束地址unsignedlongbase_addr;unsignedcharirq;unsignedcharif_port;unsignedchardma;base_addr為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備I/O基地址。irq為設(shè)備使用的中斷號(hào)。if_port指定多端口設(shè)備使用哪一個(gè)端口，該字段僅針對(duì)多端口設(shè)備。例如，如果設(shè)備同時(shí)支持IF_PORT_10BASE2（同軸電纜）和IF_PORT_10BASET（雙絞線），則可使用該字段。dma指定分配給設(shè)備的DMA通道。net_device結(jié)構(gòu)分析（3）（3）接口信息unsignedshorthard_header_len;網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的硬件頭長(zhǎng)度，在以太網(wǎng)設(shè)備的初始化函數(shù)中，該成員被賦為ETH_HLEN，即14。unsignedmtu;mtu指最大傳輸單元（MTU）。unsignedchardev_addr[MAX_ADDR_LEN];MAC地址unsignedshortflags；flags指網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)志，以IFF_（interfaceflags）開(kāi)頭，部分標(biāo)志由內(nèi)核來(lái)管理，其他的在接口初始化時(shí)被設(shè)置以說(shuō)明設(shè)備接口的能力和特性。接口標(biāo)志包括IFF_UP（當(dāng)設(shè)備被激活并可以開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，內(nèi)核設(shè)置該標(biāo)志）、IFF_BROADCAST（允許廣播）、IFF_NOARP（接口不能執(zhí)行ARP）等2011-01net_device結(jié)構(gòu)分析（4）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備要實(shí)現(xiàn)一系列函數(shù)作為調(diào)用方法的實(shí)現(xiàn)基本方法包括int(*open)(structnet_device*dev);

打開(kāi)接口。當(dāng)ifconfig激活網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)，接口被打開(kāi)。通常我們?cè)趏pen方法里面完成資源的分配，包括I/O映射、中斷注冊(cè)、DMA注冊(cè)等。同時(shí)激活硬件，并增加使用計(jì)數(shù)int(*stop)(structnet_device*dev);

停止接口。在這個(gè)方法里面，我們完成與open方法相反的，注銷操作int(*hard_start_xmit)(structsk_buff*skb,structnet_device*dev);

該方法初始化數(shù)據(jù)包的傳輸。是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)中非常重要的一個(gè)方法。我們將完整的數(shù)據(jù)包放入一個(gè)套接字緩沖區(qū)sk_buff結(jié)構(gòu)里net_device結(jié)構(gòu)分析（5）int(*hard_header)(structsk_buff*skb,structnet_device*dev,unsignedshorttype,void*daddr,void*saddr,unsignedlen);

該方法根據(jù)先前檢索到的源和目的硬件地址建立硬件頭int(*rebuild_header)(structsk_buff*skb);

該方法用來(lái)在傳輸數(shù)據(jù)包之前重建硬件頭void(*tx_timeout)(structnet_device*dev);

如果數(shù)據(jù)包發(fā)送在超時(shí)時(shí)間內(nèi)失敗，這時(shí)該方法被調(diào)用。這個(gè)方法應(yīng)該解決失敗的問(wèn)題并重新開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)包structnet_device_stats*(*get_stats)(structnet_device*dev);

當(dāng)應(yīng)用程序需要獲得接口的統(tǒng)計(jì)信息時(shí)，這個(gè)方法被調(diào)用int(*set_config)(structnet_device*dev,structifmap*map);

改變接口的配置。比如改變I/O端口和中斷號(hào)等，現(xiàn)在的驅(qū)動(dòng)程序通常無(wú)需該方法net_device結(jié)構(gòu)分析（6）int(*do_ioctl)(structnet_device*dev,structifreq*ifr,intcmd);

用來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備自定義的ioctl命令。如果不需要自定義命令，可以為NULLvoid(*set_multicast_list)(structnet_device*dev);

當(dāng)設(shè)備的組播列表改變或設(shè)備標(biāo)志改變時(shí)，該方法被調(diào)用int(*set_mac_address)(structnet_device*dev,void*addr);

如果接口支持MAC地址改變，則可以實(shí)現(xiàn)該函數(shù)

OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型套結(jié)字（socket）簡(jiǎn)介套結(jié)字緩沖區(qū)（sk_buff）net_device結(jié)構(gòu)分析網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的注冊(cè)與注銷網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的注冊(cè)與注銷使用成對(duì)出現(xiàn)的register_netdev()和unregister_netdev()函數(shù)完成，這兩個(gè)函數(shù)的原型為：intregister_netdev(structnet_device*dev);voidunregister_netdev(structnet_device*dev);這兩個(gè)函數(shù)都接收一個(gè)net_device結(jié)構(gòu)體指針為參數(shù)，可見(jiàn)net_device數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)中的核心地位。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的初始化設(shè)備探測(cè)工作在init方法中進(jìn)行，一般調(diào)用一個(gè)稱之為probe方法的函數(shù)初始化的主要工作是檢測(cè)設(shè)備，配置和初始化硬件，如果私有信息中包括自旋鎖或信號(hào)量等并發(fā)或同步機(jī)制，則需對(duì)其進(jìn)行初始化，最后向系統(tǒng)申請(qǐng)這些資源。此外，填充該設(shè)備的dev結(jié)構(gòu)，我們可以調(diào)用內(nèi)核提供的ether_setup方法來(lái)設(shè)置一些以太網(wǎng)默認(rèn)的設(shè)置初始化函數(shù)是net_device結(jié)構(gòu)體的init項(xiàng)指定

staticstructnet_devicecs8900_dev= { init:cs8900_probe };打開(kāi)和關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備系統(tǒng)響應(yīng)ifconfig命令時(shí)，打開(kāi)和關(guān)閉一個(gè)接口ifconfig開(kāi)始會(huì)調(diào)用ioctl(SIOCSIFADDR)來(lái)將地址賦予接口。響應(yīng)SIOCSIFADDR由內(nèi)核來(lái)完成，與設(shè)備無(wú)關(guān)接著，ifconfig會(huì)調(diào)用ioctl(SIOCSIFFLAGS)，設(shè)置dev->flag的IFF_UP位來(lái)打開(kāi)設(shè)備，這個(gè)調(diào)用會(huì)使得設(shè)備的open方法得到調(diào)用當(dāng)ifconfig調(diào)用ioctl(SIOCSIFFLAGS)，清除dev->flag的IFF_UP位時(shí)，設(shè)備的stop方法將被調(diào)用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的打開(kāi)與釋放網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的打開(kāi)函數(shù)需要完成如下工作。使能設(shè)備使用的硬件資源，申請(qǐng)I/O區(qū)域、中斷和DMA通道等。激活設(shè)備發(fā)送隊(duì)列。

voidnetif_start_queue(structnet_device*dev);網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的關(guān)閉函數(shù)需要完成如下工作。停止設(shè)備傳輸包。

voidnetif_stop_queue(structnet_device*dev);釋放設(shè)備所使用的I/O區(qū)域、中斷和DMA資源。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備打開(kāi)和釋放函數(shù)模板intxxx_open(structnet_device*dev){ /*申請(qǐng)端口、IRQ等，類似于fops->open*/ ret=request_irq(dev->irq,&xxx_interrupt,0,dev->name,dev); ... netif_sta