摘 要： 主要研究了基于Linux內(nèi)核的網(wǎng)卡驅(qū)動的移植。Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序的體系結(jié)構(gòu)可以分為4層，首先分析了各層的具體功能實現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上充分利用S3C2440開發(fā)板完成DM9000網(wǎng)卡驅(qū)動的移植，編譯內(nèi)核生成內(nèi)核鏡像。最后介紹了網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動測試的三種方法，并采用第一種方法，即使用ifconfig進行IP地址的設(shè)置，完成了測試。
關(guān)鍵詞： Linux內(nèi)核；網(wǎng)卡驅(qū)動；S3C2440；DM9000
0 引言
以太網(wǎng)（Ethernet）是一種計算機局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)。在局域網(wǎng)中，多個節(jié)點是共享傳輸介質(zhì)的，這就必須由某種機制來決定某個時刻哪個設(shè)備占用傳輸介質(zhì)來傳輸數(shù)據(jù)，因此，局域網(wǎng)的鏈路層要有介質(zhì)訪問控制的功能，即數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制LLC子層和介質(zhì)訪問控制MAC子層[1]。
本文主要研究基于S3C2440的DM9000網(wǎng)卡驅(qū)動的移植。網(wǎng)絡(luò)對于嵌入式系統(tǒng)來說是必不可少的，但是S3C2440沒有集成以太網(wǎng)接口，所以要想使S3C2440具備以太網(wǎng)的功能，就必須擴展網(wǎng)卡接口。本文選擇外接DM9000，使其可以與以太網(wǎng)相連接，并完成DM9000網(wǎng)卡驅(qū)動的移植。
1 Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動層次
Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動可以劃分為4層，即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口層、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層、設(shè)備驅(qū)動功能層和設(shè)備物理媒介層，內(nèi)核中是通過以dev_base為頭指針的設(shè)備鏈表來管理所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動的編寫主要是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備net_device的初始化和數(shù)據(jù)包的收發(fā)函數(shù)[2]。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口層最主要的功能是給上層協(xié)議提供透明的數(shù)據(jù)包發(fā)送和接收接口，當(dāng)上層的API或IP需要發(fā)送數(shù)據(jù)包時，它將調(diào)用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口層的dev_queue_xmit函數(shù)發(fā)送一個內(nèi)容為sk_buff的數(shù)據(jù)；當(dāng)上層需要接收數(shù)據(jù)時，則是通過向netif_rx函數(shù)傳遞一個sk_buff數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的指針來完成的[3]。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層主要是為變化多端的網(wǎng)絡(luò)定義了一個統(tǒng)一且抽象的net_device，實現(xiàn)了多種硬件在軟件層次上的統(tǒng)一。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動主要是填充net_device的成員并注冊net_device來實現(xiàn)硬件操作函數(shù)和內(nèi)核的掛接。通常情況下，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動以中斷方式接收數(shù)據(jù)，而net_device中則定義了poll_controller這種純輪詢的接口方式，以提高Linux在寬帶系統(tǒng)上的性能。
設(shè)備驅(qū)動功能層中對于具體的設(shè)備，工程師應(yīng)該實現(xiàn)net_device中的open、stop、tx、hard_header、get_stats、tx_timeout、interruppt等函數(shù)。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備媒介層直接對應(yīng)實際的硬件設(shè)備，需要定義一組讀寫設(shè)備內(nèi)部寄存器的函數(shù)，如ior、iow[4]。
2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動移植
2.1 基于S3C2440的DM9000網(wǎng)卡驅(qū)動的移植
首先看內(nèi)核DM9000代碼，在/driver/net/Makefile查看：
obj-$（CONFIG_DM9000）+=dm9000.o
在/driver/net/Kconfig查看：
menuconfig NET_ETHERNET
bool "Ethernet （10 or 100Mbit）"
config DM9000
tristate "DM9000 support"
depends on ARM||BLACKFIN||MIPS
select CRC32
select MII
所以配置內(nèi)核make menuconfig時，需要選中這一項。
根據(jù)開發(fā)板電路圖知道，DM9000的AEN端口接到了nGCS4上，INT端口接到了IRQ_EINT7上，CMD端口接到了LADDR2上，數(shù)據(jù)線是SD0~SD15，即數(shù)據(jù)線的位數(shù)是16 bit。
根據(jù)S3C2440地址空間的分配與片選信號的定義知道，引腳nGCS4對應(yīng)的空間的起始地址為0x20000000，這由系統(tǒng)地址線控制。同時，DM9000使用的中斷號是IRQ_EINT7。另外，DM9000上的CMD信號用來控制是地址端口還是數(shù)據(jù)端口，如果CMD為0，即LADDR2為0，表示訪問地址寄存器；當(dāng)CMD為1，即LADDR2為1，表示訪問數(shù)據(jù)寄存器[5]。
2.2 DM9000驅(qū)動的移植
在mach-S3C2440.c中添加如下代碼：
#include<linux/dm9000.h>
#define MACH_S3C2440_DM9K_BASE（S3C2410_CS4+0x300）
Static struct resource S3C2440_dm9k_resource[]={
[0]={//地址端口
.start=MACH_S3C2440_DM9K_BASE，
.end=MACH_S3C2440_DM9K_BASE+3，
.flags=IORESOURCE_MEM
}，
[1]={//數(shù)據(jù)端口
.start=MACH_S3C2440_DM9K_BASE+4，
.end=MACH_S3C2440_DM9K_BASE+7，
.flags=IORESOURCE_MEM
}，
[2]={//中斷號
.start=IRQ_EINT7，
.end=IRQ_EINT7，
.flags=IORESOURCE_IRQ|IORESOURCE_IRQ_HIGHEDGE，
//高電平觸發(fā)
}
}；
Static struct dm9000_plat_data S3C2440_dm9k_pdata={
//數(shù)據(jù)線的位數(shù)是16 bit，沒有使用E2PROM
.flags=（DM9000_PLATF_16BITONLY|DM9000_PLATF_NO_ EEPROM），
.dev_addr={0x08，0x90，0x90，0x90，0x90，0x90}，
//MAC地址
}；
static struct platform_device S3C2440_device_eth={
.name="dm9000"，//設(shè)備名
.id=-1，
.num_resources=ARRAY_SIZE（S3C2440_dm9k_resource），
.resource=S3C2440_dm9k_resource，//資源
.dev={
.platform_data=&S3C2440_dm9k_pdata，
//私有數(shù)據(jù)
}，
}；
最后在S3C2440的BSP文件mach-S3C2440.c中添加如下代碼：
static struct platform_device*S3C2440_devices[]__initdata={
……
& S3C2440_device_eth，//添加
}；
移植完畢后編譯內(nèi)核生成內(nèi)核鏡像。
3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動測試
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備沒有字符設(shè)備里的open、close等函數(shù)，而是靠IP地址選擇路由，Linux網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的路由選擇會自動查找匹配合適的驅(qū)動，這是網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動與其他兩種驅(qū)動的主要區(qū)別[6]。
下面給出三種測試網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動是否正常的方法。
?。?）使用ifconfig進行IP地址的設(shè)置。
?。?）為了讓用戶獲取網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，驅(qū)動一般有一個net_device_stats結(jié)構(gòu)體，并提供get_stats函數(shù)接收它。
?。?）應(yīng)用程序使用標(biāo)準(zhǔn)的socket、bind、send等操作。
本文采用第一種方法進行雙向ping通測試。首先在開發(fā)板終端上輸入命令ifconfig eth0 10.10.150.180，設(shè)置好開發(fā)板IP地址，再將網(wǎng)口通過網(wǎng)線與PC相連，查得PC IP地址是10.10.150.174。在Windows命令行界面上輸入命令ping 10.10.150.180，得到如下結(jié)果：
Ping 10.10.150.180 with 32 bytes of data：
Reply from 10.10.150.180：bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 10.10.150.180：bytes=32 time<1ms TTL=64
Reply from 10.10.150.180：bytes=32 time<1ms TTL=64
接著在開發(fā)板終端上輸入命令ping 10.10.150.174，得到如下結(jié)果：
Ping 10.10.150.174（10.10.150.174）：56 data bytes
64 bytes from 10.10.150.174：icmp_seq=0 ttl=64 time=0.9ms
64 bytes from 10.10.150.174：icmp_seq=1 ttl=64 time=0.9ms
64 bytes from 10.10.150.174：icmp_seq=2 ttl=64 time=0.9ms
測試結(jié)果表明網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動正常。
4 結(jié)論
本文基于S3C2440開發(fā)板，通過外接DM9000網(wǎng)卡，完成網(wǎng)卡驅(qū)動的移植，編譯內(nèi)核生成內(nèi)核鏡像，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動的匹配。最后通過ping命令測試網(wǎng)口是否能正常工作。本文的移植方法可為其他網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動移植作為參考。
參考文獻
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