Linux驱动开发-15、网络设备驱动

网络设备驱动

1、Linux 网络类设备不在是基于文件操作（没有对应的映射到文件系统中的设备节点），而是套接字socket来实现通讯

2、Linux 网络子系统的架构图

 

各层次接口功能说明：

系统调用接口层：为应用程序提供访问网络子系统的统一方法。
协议无关层：提供通用的方法来使用传输层协议。
协议栈的实现：实现具体的网络协议
设备无关层：协议与设备驱动之前通信的通用接口
设备驱动程序：

 

3、驱动程序数据结构

数据包描述结构：struct sk_buff

a) 所在头文件：<linux/sk_buff.h>

b) sk_buff为Linux网络层提供高效的缓冲区处理和流量控制机制，对驱动开发来说比较关心的是sk_buff结构体中的以下数据：

struct sk_buff

{

unsigned int len, /*数据包包含的数据量*/

....

sk_buff_data_t tail; /* 用于指向数据包载荷的结束*/

sk_buff_data_t end; /* 用于指向数据包的结束*/

unsigned char    *head; /* 用于指向数据包的开始*/

unsigned char *data; /* 用于指向数据包载荷的开始*/

...

}

 

网卡描述结构：struct net_device

1、一个网卡结构表示一个具体设备

struct net_device

{

char name[IFNAMSIZ]; /*设备接口名，如eth0 */

...

unsigned long mem_end; /* shared mem end */

unsigned long mem_start; /* shared mem start */

unsigned long base_addr; /* device I/O address */

unsigned int irq; /* device IRQ number */

...

/* Management operations */

const struct net_device_ops *netdev_ops;/*网卡设备操作集*/

const struct ethtool_ops *ethtool_ops;

}

网卡操作描述结构：struct net_device_ops

和字符设备的原理差不多

 

网卡使用函数

结构分配：

1、alloc_netdev(....)：回环网卡分配

2、alloc_ieee80211()：WIFI无线网卡分配

3、ndev = alloc_etherdev(sizeof(struct xxx))：对1加工而已，适用于以太网卡

网卡设备注册：

ret = register_netdev(ndev);

网卡设备注销：

free_netdev(ndev);

4、Linux网络设备驱动体系架构分析

设备初始化：

1、申请网络设备：

struct net_device *dev = alloc_etherdev(sizeof(struct net_local))；

 

2、初始化设备dev

a.中断号

b.I/O基地址

c.填充MAC地址(在捕获设备中进行)

d.关联操作函数集：dev->netdev_ops = &net_ops;（捕获设备中进行）

 

3、捕获设备：初始化硬件（或者在open函数中进行）

4、向内核注册网卡驱动：retval = register_netdev(dev);

 

 

 

网卡发送函数：.ndo_start_xmit  = net_send_packet,

1、 通知上层协议停止发送数据：netif_stop_queue(dev);

2、 将skb的数据写入发送寄存器中

3、 释放skb空间：dev_kfree_skb (skb);

4、 在发送中断处理函数中（网卡有多种类型中断：接收数据包可产生 中断，发送数据包也可以产生中断）通知上层协议可以再次向网卡 传输数据netif_wake_queue(dev);-->唤醒发送队列

 

网卡接收（在中断中进行）：net_rx(struct net_device *dev)

1、读取接收状态

2、读取接收数据长度

3、分配SKB结构：skb = dev_alloc_skb(length + 2); /*构造新数据包*/

4、从网卡寄存器中读取数据填入SKB结构

5、使用netif_rx(skb);将skb数据包发送给上层协议去处理