嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)設(shè)計(jì)

1、嵌入式linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)設(shè)計(jì)隨著人們對(duì)開放源代碼軟件熱烈的日益增高，作為一個(gè)功能強(qiáng)大而穩(wěn)定的開源操作系統(tǒng)，越來越受到成千上萬的計(jì)算機(jī)專家和興趣者的青睞。在領(lǐng)域，通過對(duì)linux舉行小型化裁剪后，使其能夠固化在容量惟獨(dú)幾十兆字節(jié)的存儲(chǔ)器芯片或中，成為應(yīng)用于特定場(chǎng)合的嵌入式linux系統(tǒng)。linux強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)包括tcp/ip在內(nèi)的多種協(xié)議的支持，滿足了面對(duì)21世紀(jì)的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用聯(lián)網(wǎng)的需求。因此，在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試時(shí)，網(wǎng)絡(luò)接口幾乎成為不行或缺的模塊。1 嵌入式linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序介紹linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序作為linux網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)的一部分，位于tcp/ip網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)

2、絡(luò)接口層，主要實(shí)現(xiàn)上層協(xié)議棧與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。linux的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是基于bsd unix的套接字（socket）機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與字符設(shè)備和塊設(shè)備不同，沒有對(duì)應(yīng)地映射到文件系統(tǒng)中的設(shè)備節(jié)點(diǎn)。通常，linux驅(qū)動(dòng)程序有兩種加載方式：一種是靜態(tài)地編譯進(jìn)內(nèi)核，內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)加載；另一種是編寫為內(nèi)核模塊,用法insmod指令將模塊動(dòng)態(tài)加載到正在運(yùn)行的內(nèi)核，不需要時(shí)可用rmmod指令將模塊卸載。linux 2.6內(nèi)核引入了kbuild機(jī)制，將外部?jī)?nèi)核模塊的編譯同內(nèi)核源碼樹的編譯統(tǒng)一起來，大大簡(jiǎn)化了特定的參數(shù)和宏的設(shè)置。這樣將編寫好的驅(qū)動(dòng)模塊加入內(nèi)核源碼樹，只需要修改相應(yīng)名目的kconfig文件，把

3、新的驅(qū)動(dòng)加入內(nèi)核的配置菜單，然后需要修改相應(yīng)子名目中與模塊編譯相關(guān)的kbuild makefile,即可使新的驅(qū)動(dòng)在內(nèi)核源碼樹中被編譯。在嵌入式系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)開發(fā)時(shí)，經(jīng)常將驅(qū)動(dòng)程序編寫為內(nèi)核模塊，便利開發(fā)調(diào)試。調(diào)試完畢后，就可以將驅(qū)動(dòng)模塊編譯進(jìn)內(nèi)核，并重新編譯出支持特定物理設(shè)備的linux內(nèi)核。2 嵌入式linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的體系結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)原理2.1 linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)的體系結(jié)構(gòu)1所示，linux網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的體系結(jié)構(gòu)可劃分為4個(gè)層次。linux內(nèi)核源代碼中提供了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口及以上層次的代碼，因此移植特定網(wǎng)絡(luò)硬件的驅(qū)動(dòng)程序的主要工作就是完成設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能層的相應(yīng)代碼，按照底層詳細(xì)的硬件特性，定義

4、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口struct net_device類型的結(jié)構(gòu)體變量，并實(shí)現(xiàn)其中相應(yīng)的操作函數(shù)及中斷處理程序。linux中全部的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都抽象為一個(gè)統(tǒng)一的接口，即網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口，通過struct net_device類型的結(jié)構(gòu)體變量表示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在內(nèi)核中的運(yùn)行狀況，這里既包括回環(huán)（loopback）設(shè)備，也包括硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口。內(nèi)核通過以dev_base為頭指針的設(shè)備鏈表來管理全部的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。2.2 net_device 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)struct net_device結(jié)構(gòu)體是囫圇網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的核心，其中定義了無數(shù)供網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口層調(diào)用設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)辦法，該結(jié)構(gòu)在2.6內(nèi)核源碼樹文件中定義，下面只列出其中主要的成員

5、。2.2.1全局信息及底層硬件信息name:網(wǎng)絡(luò)設(shè)備名稱，默認(rèn)是以太網(wǎng)；*next:指向全局鏈表下一個(gè)設(shè)備的指針，驅(qū)動(dòng)程序中不修改；mem_,rmem_:發(fā)送和接收緩沖區(qū)的起始，結(jié)束位置；base_addr,irq:網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的i/o基地址，中斷號(hào)，ifconfig指令可顯示和修改；hard_header_len:硬件頭的長度，以太網(wǎng)中值為14；mtu:最大傳輸單元，以太網(wǎng)中值為1500b；dev_addrmax_addr_len:硬件(mac)地址長度及設(shè)備硬件地址，以太網(wǎng)地址長度是48bit，ether_setup會(huì)對(duì)其舉行正確的設(shè)置；2.2.2 主要的操作辦法int (*init)(str

6、uct net_device *dev); 設(shè)備初始化和向系統(tǒng)注冊(cè)的函數(shù)，僅調(diào)用一次；int (*open)(struct net_device *dev);設(shè)備打開接口函數(shù)，當(dāng)用ifconfig激活網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)被調(diào)用，注冊(cè)所用的系統(tǒng)資源（i/o端口，irq，dma等）同時(shí)激活硬件并增強(qiáng)用法計(jì)數(shù)；int (*stop)(struct net_device *dev);執(zhí)行open辦法的反操作；*hard_start_xmit；初始化數(shù)據(jù)包傳輸?shù)暮瘮?shù)；*hard_header;該函數(shù)（在hard_start_xmit前被調(diào)用）按照從前檢索到的源和目標(biāo)硬件地址建立硬件頭。 eth_header是以太網(wǎng)類型接口的默認(rèn)函數(shù)；2.3網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序的編寫及實(shí)現(xiàn)原理linux網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各個(gè)層次之間的數(shù)據(jù)傳送都是通過套接字緩沖區(qū)sk_buff完成的，sk_buff數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是各層協(xié)議數(shù)據(jù)處理的對(duì)象。sk_buff是驅(qū)動(dòng)程序與網(wǎng)絡(luò)之間交換數(shù)據(jù)的媒介，驅(qū)動(dòng)程序向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，必需從其中獵取數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)長度；驅(qū)動(dòng)程序從網(wǎng)絡(luò)上接收到數(shù)據(jù)后也要將數(shù)據(jù)保存到sk_buff中才干